Avaliação das Propriedades Determinantes da Durabilidade do Concreto Auto-adensável com Incorporação de Pó Orgânico

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1 TEMA X Otros Pertinentes Avaliação das Propriedades Determinantes da Durabilidade do Concreto Auto-adensável com Incorporação de Pó Orgânico Francisco Carvalho de Arruda Coelho 1,a e Esequiel Fernandes Teixeira Mesquita 2,b 1 Prof. Dr, Universidade Estadual Vale do Acaraú, Curso de Engenharia Civil, Av. Dr. Guarany, 480, Derby, CEP: , Sobral, Ceará, Brasil. 2 Aluno de Graduação,IC, Universidade Estadual Vale do Acaraú, Curso de Engenharia Civil, Av. Dr. Guarany, 480, Derby, CEP: , Sobral, Ceará, Brasil. a carvalhoarruda@yahoo.com.br, b esequiel_mesquita@hotmail.com Palavras-chave: concreto auto-adensável; durabilidade; impermeabilização; Resumo. O concreto Auto-adensável pode ser definido como o concreto com propriedade de preenchimento total do interior de formas de estruturas armadas ou não, sem segregação,e sem o comprometimento das propriedades mecânicas no estado endurecido.o pó orgânico utilizado possui uma excelente propriedade impermeabilizante; é uma composição dos ácidos orgânicos melicílico, cerático e carnaúbico, e ainda esteres livres. Dada a importância do concreto Auto-adensável e sua aplicabilidade na construção civil, com a incorporação do pó orgânico, pretende-se de modo geral proporcionar incrementos na durabilidade do concreto através da redução de sua permeabilidade e melhoria das propriedades físico-mecânicas, e de modo específico avaliar a influencia causada pela incorporação desse material orgânico no concreto auto-adensável seja em sua reologia, na permeabilidade, ou nos parâmetros físico-mecânicos. Inicialmente,oi feito um estudo da pasta auto-adensável para a fixação da quantidade de aditivo a ser utilizado. A relação água-cimento foi fixa para todas as séries de concreto fabricada. O pó orgânico utilizado possui uma granulometria específica previamente estabelecida. A incorporação da cera organica são realizadas nas proporções de 3, 5 e 10% sobre a massa do cimento.o estudo mostra que as propriedades de durabilidade do concreto auto-adensável são incrementadas com a incorporação do pó orgânico.

2 Introdução O concreto auto-adensável alterou o quadro de possibilidades construtivas, pois estruturas com formas e dimensões de difícil execução em concreto convencional são perfeitamente executáveis em concreto auto-adensável. As vantagens da aplicação do CAA atrativas para a indústria da construção, são: aumento daprodutividade, podendo diminuir o tempo de concretagem pela metade; facilidade de compactação em regiões de difícil acesso; redução do custo de aplicação por metro cúbico de concreto; melhora do acabamento em concreto aparente; alcance de bombeamento em grandes distâncias horizontais e verticais; otimização de mão-de-obra e redução do custo final da obra em comparação ao sistema de concretagem convencional[gomes at all, 2006]. Contudo, a necessidade de construção de estruturas mais duráveis tem motivado muitos estudos no âmbito da construção civil. Entende-se em linhas gerais, que um concreto durável é aquele que apresenta um bom desempenho em serviço, trabalhando sob as condições para as quais foi projetado. A durabilidade das estruturas de concreto dependem muito da facilidade com a qual os fluidos, tanto líquidos como gases, podem ingressar na estrutura e se deslocar no seu interior, trazendo consigo agentes;entre estes, tem-se os sulfatos, que agridem o concreto, preponderantemente os cloretos, que influenciam na corrosão das armaduras, e o CO2 que provoca a carbonatação do concreto e a despassivação das armaduras, ou seja, afeta os dois materiais[barros, 2008]. A durabilidade está diretamente relacionada com a permeabilidade do concreto, que proporciona meio para a ocorrencia de ataque por sulfato, carbonatação, reação alcali-agregado e corrosão da armadura. A permeabilidade do concreto é um dos parâmetros mais críticos na determinação de sua durabilidade em meios agressivos[filho, 2002]. O pó orgânico incorporado ao CAA é constituido principalmente por uma combinação de ácidos melíssicos e ceráticos (com uma pequena proporção no estado livre), uma lactona, um hidrocarboneto e três alcoois diferentes entre eles o alcool melíssic. Uma análise citada por H. Jumelle ( Les huiles végétales ) revela a seguinte composição: índice de ácido de 2 a 7, índice de saponificação 73 a 83º, índice de iodo 13,5, ácidos graxos 48%, álcoois 53 a 54 %, hidrocarbonetos 1,6 %, índice de acetilo 55% e teor de cinzas 0,14 a 0,51% [PIO CORREA, 1931 apud RODRIGUES, 2004]. O material estudado é bastante solúvel em éter. Sabe-se que o pó organico é um excelente agente impermeabilizante. Visando proporcionar uma melhoria significativa na durabilidade do CAA através principalmente da redução de sua permeabilidade, este trabalho propoe a incorporação deste material organico e analisa sua influencia no CAA.

3 Trabalho Experimental Materiais O agregado graudo utilizado, com uma boa apreciação petrográfica na região, possui diâmetro maximo de 9,5 mm, classifiado como brita 0. A areia utilizada foi proveniente do rio Acaraú, lavada com módulo de finura igual a 3,5. A água utilizada foi a fornecida pelo sistema de abastecimento público de Sobral, Ceará. O cimento utilizado foi do tipo Portland Composto, CP II-Z-32, escolhido por conter uma quantidade moderada de aluminatos (Aluminato tricálcico C3A e Ferroaluminato tetracálcico C4AF), que facilitam a adsorção do aditivo superplastificante pelas partículas do cimento; e por ser comumente empregado na região. Os finos são parte importante para fabricação do CAA, pois além de contribuirem para uma melhor trabalhabilidade, auxiliam no acabamento, no incremento da resistência e também na durabilidade, por conta da diminuição dos poros. O fino utilizado nesta pesquisa é de proveniente do beneficiamento de rochas ornamentais, por uma industria de rochas ornamentais do municipio de Sobral, e de natureza não pozolânica. A transformação dos blocos de rochas em chapas, nas indústrias de beneficiamento de mármore e granito, gera uma quantidade significativa de resíduo em forma de lama. Esta lama é formada pela utilização de uma polpa nos teares (equipamento usado para o corte dos blocos), com o objetivo de lubrificar e resfriar as lâminas, bem como evitar sua oxidação, impedindo o aparecimento de manchas nas chapas [MESQUITA, MARQUES, BASTOS e COELHO, 2009]. O material foi tratado segundo os procedimentos descritos por Mesquita, Marques, Bastos e Coelho[2009]: Após o recolhimento, o material foi posto para secar ao sol e posteriormente, para assegurar definitivamente o estado seco, foi deixado na estufa a 105 C por um período de 24 h. Retirado o material da estufa foi feito o destorroamento do material. O passo seguinte foi o peneiramento do material na # 150 µm, e a coleta do passante, utilizado na pesquisa. Os hiperplastificantes são aditivos conhecidos como redutores de água de alta eficiência, podendo reduzir o teor de três a quatro vezes, para uma dada mistura, quando comparados aos aditivos plastificantes. São tensoativos (diminuem a tensão superficial) de cadeia longa, massa molecular elevada e um grande número de grupos polares na cadeia do hidrocarboneto [METHA & MONTEIRO, 1994], atuam também como defloculantes. O aditivo utilizado é a base de um carboxilato, o naftaleno sulfonato, com densidade de 1,09 g/cm³.

4 Trabalhabilidade do CAA Caracterizado os materiais e definido o traço experimental, foi realizado um estudo relativo as propriedades de trabalhabilidade do CAA, uma vez que o material incorporado possui influencia sobre sua reologia, pois requer um maior demanda de água de acordo com a quantidade incorporada para uma mesma trabalhabilidade, em relação ao referencial. Contudo o trabalho experimental faz necessário um mesmo traço pra todas as séries de CAA s confeccionados, para garantir a comparação entre os parâmetros analisados e melhor avaliar a influencia da incorporação. O CAA fabricado foi submetido a análise de suas principais características reológicas, com a finalidade de admitir-se o traço com as melhores propriedades de trabalhabilidade. Os equipamentos de avaliação da trabalhabilidade do CAA não foram ainda normatizados, há muitas divergências no meio técnico quanto as especificações e medidas. Entretanto como principais parâmetros de trabalhabilidade do CAA estão: fluidez, coesão e habilidade de passagem. Os ensaios de análise reológica realizados neste estudo estão baseados em EFNARC [2002]. Não existe, atualmnte, um equipamento capaz de analisar estes parâmetros ao mesmo tempo. A Tabela 1 mostra os ensaios realizados neste estudo e suas respectivas aptidões para análise reológica. Ensaios Tabela 1: apitdões e praticidade dos ensaios para a medição da trabalhabilidade do CAA Utilização Propriedades Avaliadas Laboratório Canteiro Fluidez Habilidade Passagem Coesão Slump flow R R AR NR PR Slump flow T50 R R AR NR PR V-Funnel R R R NR PR L-Box R NR NR AR R AR altamente recomendável; R recomendável; PR pouco recomendável; NR não relavante (Fonte: Peterssen, 1999 apud, Tutikian, 2004, adapatado) A Tabela 2 mostra os valores máximos e mínimos aceitos pela maioria dos pesquisadores para cada equipamento de análise da trabalhabilidade do CAA.

5 Tabela 2: valores aceitos pela maioria dos pesquisadores para os equipamentos de trabalhabilidade Ensaio Unidade Mínimo Valores Típicos Máximo Slump flow milímetro Slump flow T 50 segundo 3 7 V-Funnel segundo 6 12 L- Box (h2/h1) 0,80 1,00 (Fonte: Tutikian, 2004, adaptado) Através do ensaio Slump flow e Slump flow T50 (ensaios combinados e podendo ser realizados mo mesmo instante), pode-se avaliar a fuidez do CAA, que visualmente pode servir para avaliar a segregação do material. Onde a fluidez pode ser dada avaliada pela média das medida do diâmetro do circulo formado pelo espalhamento do CAA(Slump flow), e pelo tempo que o concreto leva para atingir o diametro de 500 mm(slump flow T50). A Figura 1 ilustra os equipamentos e a execução para o ensaio. Figura 1: Equipamentos e execução do Slump flow e Slump flow T50. Método de Avaliação da fluidez do CAA. (Fonte: Mesquita, 2009) Com a aplicação do teste V-funnel, Fig. 2, obtem-se um outro parâmetro para análise da fluidez do concreto. O equipamento é preenhido com concreto e posteriormente aberto uma portinhola deslizante que existe na extreminada inferior do funil e cronometrado o tempo que o concreto leva para escoar. Após a execução do ensaio, pode-se preencher novamente o funil com

6 concreto e esperar cerca de 5 minutos e para a repetição do procedimento, para que se teste a resistência a segregação, já que se o CAA estiver segregando, o tempo de escoamento irá aumentar sinificativamente[tutkian, 2004]. Figura 2: Equipamentos utilizados na execução do teste V-funnel. Avaliação da habilidade de fluidez e segregação do CAA. (Fonte: Mesquita, 2009) O L-box permite a avaliação da habilidade de passagem e coesão do CAA. O equipamento, conforme mostra a Fig. 3, constituido por uma caixa em forma de L possui uma porta móvel que separa a parte horizontal da parte vertical; com essa porta fechada é feito o preenchimento da parte vertical, e posteriormente aberta a porta é feito a cronometragem do tempo que o CAA leva para atingir a marca dos 200 mm e 400 mm. A pós o adensamento do concreto é feito a medição das alturas relativas aos pontos de 200(H1) e 400(H2) mm. O valor procurado (H2/H1) deve se situar entre 0,8 e 1,0, conforme mostrado na tabela 2 para os indices aceitos pela maioria dos pesquisadores. Quanto menor o tempo que o concreto levar para atingir as marcas de 200 e 400 mm, maior será sua habilidade de passagem.

7 Figura 3: L-box utilizada para avaliação da coesão e habilidade de passagem. Propriedades do CAA no Estado Endurecido Após o estudo do traço ideal, e fixado a relação agua/cimento e o teor de aditivo, os corpos de prova foram moldados de acordo com os procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova [NBR 5738/2003]. Foram realizados os ensaios de resistência a compressão axial [NBR 5739/94], resistência a tração por compressão diametral [7222/94], determinação de profundidade de carbonatação por asperção de solução de fenoftaleína(concentração de 1%), absorção de água por capilaridade [NBR 9779/95] e absorção de água por imersão [NBR 9778/87], para que de maneira mais segura fosse avaliada a influencia da incorporação do pó orgânico nas propriedades do concreto no estado endurecido, e finalmente com a associação destes parâmetros avaliar a durabilidade do argumento. A Fig. 4 ilustra os procedimentos descritos acima.

8 Figura 4: Moldagem e ensaios realizados para avaliação das propriedades do concreto no estado endurecido. Resultados O estudo realizado demonstra que a incorporação de 5% do pó orgânico proporciona um incremento na resistência à compressão axial no CAA a partir de 28 dias após a fabricação; percebe-se também um aumento para o CAA produzido com 10% de incorporação orgânica para idade de 90 dias. Figura 5: Efeito da incorporação do pó orgânico sobre a resistência à compressão axial do concreto auto-adensável para idades diferentes. Através da Fig. 6 pode-se visualizar o efeito que esta incorporação orgânica têm sobre a resistência a compressão diametral do concreto. Onde verificamos um aumento 17% na resistência à compressão diametral para o CAA com 3% da incorporação à idade de 90 dias. Para as idades de 7 dias, verifica-se que os CAA s com 5 e 10% de pó orgânico obtiveram um incremento de 10,4% e 12,74% na resistência à compressão.

9 Figura 6: Efeito da incorporação do pó orgânico sobre a resistência à tração por compressão diametral do concreto auto-adensável. A permeabilidade de uma estrutura em concreto diz muito sobre sua durabilidade. Quanto mais permeável é o concreto, maior o risco de ataque por substâncias agressivas. Essas substâncias, potencialmente agressivas, geralmente encontram-se dissolvidas em água, ou requerem a presença dela para ocorrência de processos químicos que ocasionam a deterioração do argumento em concreto. Daí a importância de produção de estruturas menos permeáveis, contudo mantendo-se viáveis economicamente. A Fig. 7 ilustra o efeito que a incorporação do pó orgânico causa no CAA. A eficiência na impermeabilização causada pela incorporação realizada é evidenciada através da análise da absorção por capilaridade do CAA para as idades de 28 e 90 dias.

10 Figura 7: Influencia da incorporação do pó orgânico sobre a absorção por capilaridade do CAA. Evidencia da eficiência na impermeabilização. Outro parâmetro também de importância a determinação da durabilidade do concreto é a absorção por imersão que este pode ter. Na Fig. 8, ilustra-se o efeito que o pó orgânico causa sobre a absorção de água por imersão.

11 Figura 8: Efeito da incorporação do pó orgânico sobre a absorção de água por imersão do CAA. A profundidade de carbonatação é um importante critério para análise da durabilidade de uma estrutura em concreto. É a partir dela que observa-se que o concreto está funcionando ou não como um meio alcalino para proteção das armaduras. Na Fig. 9 podemos observar que o efeito da incorporação do pó orgânico ocasionou um significante decrescimo na profunfundidade carbonatada, aos 28 dias. E, para os teores de incorporação realizados, quanto maior a quantidade de pó orgânico incorporado menor é seu grau de carbonatação, podendo chegar há uma diminuição de até 42%.

12 Figura 9: Efeito da incorporação do pó orgânico sobre a carbonatação do concreto auto-adensável. Conclusões O presente estudo demonstra que incorporação do pó orgânico garante uma melhoria significativa nas propriedades determinates da durabilibade do CAA. Observamos ainda, que há um incremento em suas propriedades Agradecimentos A Universidade Estadual Vale do Acaraú UVA, pelo apoio institucional. A Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico FUNCAP, pelo apoio financeiro. Ao Laboratório de Material de Construção/UVA, pelos equipamentos e espaço físico. Ao Instituto de Estudos de Materiais de Construção IEMAC, pelo financiamento dos materiais utilizados neste e em outros estudos. Referências [1] GOMES, P.C.C. ; LISBOA, E.M. ; CAVALCANTI, D.J.H. ;BARROS, A.R. ;BARROS, P.G.S. ; LIMA, F.B. ; BARBOZA, A.S.R. Concreto Auto-adensável: obtenção, propriedades e aplicações. Universidade Federal de Alagoas, 2006.

13 [2] BARROS, P. G. dos Santos. Avaliação das propriedades de durabilidade do concreto auto-adensável obtido com resíduo de corte de mármore e granito. Dissertação (mestrado em Engenharia Civil : Estruturas) Universidade Federal de Alagoas, Maceió, [3] FILHO, J.H. Efeito da adição de cal hidratada sobre a permeabilidade ao oxigênio e absorção capilar de concretos com altos teores de adições minerais. Dissertação ( mestrado em Engenharia Civil) - UFSM, Santa Maria, [4] RODRIGUES, V.P. Copernicia cerifera Mart.: Aspectos Químicos e Farmacológicos de uma Palmeira Brasileira. Dissertação de Mestrado em Ciências Farmacêuticas/Faculdade de Farmácia. UFRJ, Rio de Janeiro, [5] MESQUITA, E.F.T.; MARQUES, A.S.; BASTOS, A.J.O.; COELHO, F.C.A. Influencia da incorporação de resíduos de serragens de rochas ornamentais na reologia das pastas auto-adensáveis. XV Encontro de Iniciação à Pesquisa, UNIFOR, Fortaleza, [6] MEHTA, P.K. e MONTEIRO, P.J.M. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo: Pini, [7]EUROPEAN FEDERATION FOR SPECIALIST CONSTRUCTION CHEMICALS AND CONCRETE SYSTEMS - EFNARC. Specification and guidelines for self-compacting concrete. In: EFNARC, [8] TUTIKIAN, B.F. Método para dosagem de concretos auto-adensáveis. Dissertação de mestrado, UFRGS, Porto Alegre, [9] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro: ABNT, [10].NBR 5739: Concreto Ensaio de compressão em corpos-deprova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, [11].NBR 7222: Resistência à Tração por compressão diametral. Rio de Janeiro: ABNT, [12].NBR 9779: Determinação da Absorção de água por capilaridade. Rio de Janeiro: ABNT, [13].NBR 9778: Massa específica, indice de vazios e absorção de água por imersão. Rio de Janeiro: ABNT, 1987.