3. PROPOSTA DE NOVO MÉTODO DE COMPOSIÇÃO

Transcrição

1 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis 3. PROPOSTA DE NOVO MÉTODO DE COMPOSIÇÃO DE BETÕES AUTO-COMPACTÁVEIS INTRODUÇÃO BASES DA PROPOSTA PREVISÃO DA COMPACIDADE DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE LIGANTE DOSAGEM DOS ADJUVANTES QUANTIFICAÇÃO DOS AGREGADOS PROPOSTA DE UMA CURVA DE REFERÊNCIA PARA BETÕES AUTO- COMPACTÁVEIS VOLUME DE VAZIOS ÁGUA DE AMASSADURA 3-18 Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-1

2 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-2

3 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis 3. Proposta de novo método de composição de betões autocompactáveis 3.1 Introdução A composição de um betão é definida de forma a satisfazer o comportamento solicitado, nomeadamente, a trabalhabilidade, a resistência e a durabilidade. Deste modo o estudo de composição de um betão deve estar dividido em três fases: levantamento das condições do local de aplicação do betão; definição do estudo de composição e verificação da composição estudada. Na primeira fase, será realizado o levantamento dos condicionantes estruturais, dos requisitos impostos por razões construtivas e das condições ambientais locais. Com base neste levantamento são definidas a resistência pretendida, a dimensão máxima dos agregados, a classe de exposição, em suma, as especificações do comportamento do betão. Na segunda fase, é feita a escolha e caracterização dos componentes do betão (cimento, adições, agregados, adjuvantes e água), seguindo-se a definição das proporções iniciais de cada um dos componentes. Finalmente, na terceira fase, são realizados ensaios de estudo, através de amassaduras experimentais, por forma a aferir das características do betão obtido. Este processo é iterativo; caso as características obtidas não satisfaçam as especificações, é necessário voltar de novo à segunda fase, proceder a rectificações e continuar o ciclo, e assim sucessivamente [Lourenço, 1995]. Lourenço, J. F. no seu trabalho Formulação de betões [Lourenço, 1995] publica um fluxograma do processo de estudo de composição extremamente esclarecedor, que se apresenta na figura 3-1. Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-3

4 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis Figura 3-1 Fluxograma do processo de composições de betões [Lourenço, 1995] Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-4

5 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis 3.2 Bases da proposta Um betão é uma mistura de cimento, agregados, água e eventualmente adições e adjuvantes em proporções convenientemente definidas por forma a obter as especificações de comportamento pretendidas. Neste sentido, um betão autocompactável difere dos betões normais sobretudo no seu comportamento. Se o fluxograma apresentado é válido para betões normais também será para betões auto-compactáveis. Contudo, para a previsão da compacidade e para a quantificação dos vários constituintes deve haver necessidade de recorrer a métodos diferentes dos habitualmente utilizados. Assim sendo propõe-se que: a) a previsão da compacidade se realize através da expressão de Faury, sendo que os parâmetros utilizados devem ser avaliados e definidos; b) a dosagem de ligante seja definida em função da resistência pretendida. Para isso a utilização da expressão de Feret, ou outra semelhante pode ser utilizada. No entanto, para os betões auto-compactáveis a necessidade de pó, de modo a garantir a auto-compactação, pode ser definidora da quantidade de ligante; c) a dosagem de adjuvante seja definida através das fichas técnicas das indústrias produtoras. Pode ter interesse realizar ensaios em pastas para avaliar o efeito do adjuvante sobre o ligante e a sua dosagem óptima; d) a quantificação de cada uma das classes de agregados se realize pelo método das curvas de referência. Será proposta uma curva de referência para betões auto-compactáveis; Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-5

6 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis e) o volume de vazios seja o definido na norma 613 do ACI; f) a quantidade de água seja definida em função da compacidade, do volume de vazios e da dosagem de adjuvante. Nos sub-capítulos seguintes serão desenvolvidas as várias propostas e no capítulo 6 Avaliação do método de composição proposto serão definidas as expressões e os parâmetros nelas intervenientes. 3.3 Previsão da compacidade Uma unidade de volume de betão pode dividir-se numa parte sólida, composta pelo somatório dos volumes absolutos dos diversos componentes, que se define como compacidade (σ), e uma outra composta por líquidos e ar, identificada pelo índice de vazios(i). O índice de vazios é possível ser determinado pela expressão de Faury [Lourenço, 1995]: K K' I = + ( 3-1 ) 5 D R max 0,75 D max Sendo: K um coeficiente numérico que depende da consistência do betão, da potência de compactação, da natureza dos agregados e também da utilização de adjuvantes; D max a máxima dimensão dos agregados, em mm; K um parâmetro função dos meios de compactação e R o raio médio do molde. Nos casos correntes considera-se R=D max e a equação (3-1) passa a ser: K I = + 4K' ( 3-2 ) 5 D max Os valores de K e de K para betões normais são apresentados nas tabelas 3-1 e 3-2 Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-6

7 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis [Lourenço, 1995]. Consistência Tabela 3-1 Valores de K para utilização na expressão de Faury Betão sem adjuvante Betão com fraca dosagem de plastificante Betão com forte dosagem de plastificante Betão com fraca dosagem de superplastificante Betão com forte dosagem de superplastificante Terra húmida 0,280 0,265 0,255 0,250 0,245 Seca 0,310 0,295 0,285 0,280 0,250 Plástica 0,340 0,325 0,315 0,305 0,275 Mole 0,370 0,350 0,340 0,330 0,300 Fluída 0,400 0,380 0,370 0,360 0,320 Meios especiais de compactação Tabela 3-2 Valores de K para utilização na expressão de Faury Compactação potente Compactação corrente Compactação fraca Sem compactação 0,002 0,003 0,003 0,003 0,004 No caso do betão auto-compactável K será considerado igual a 0,004, uma vez que Faury propõe esta valor para K no caso de não haver compactação e o valor de K será avaliado no capítulo 6 Avaliação do método de composição proposto. Estimado o índice de vazios a compacidade será o seu complementar, σ = 1 I. 3.4 Determinação da quantidade de ligante Num betão normal a quantidade de ligante é na generalidade dos casos definida em função da resistência e da durabilidade. Pode por isso utilizar-se a expressão de Feret, que a seguir se apresenta, para estimar a quantidade de ligante necessária à obtenção da resistência pretendida [Lourenço, 1995a]. f c, j 2 = k i, j γ ( 3-3 ) Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-7

8 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis Sendo: amassadura; f c, j o valor da tensão de rotura do betão à compressão, em MPa, j dias após a k i, j um parâmetro determinado em função das características do ligante usado (i) e da idade (j); γ a compacidade da pasta ligante enquanto fresca definida analiticamente como ν γ = sendo ν o volume absoluto de ligante e I o índice de ν + I vazios. A estimativa da dosagem de ligante é então feita da seguinte forma: a) adoptando valores para fc, j e k i, j obtém-se f c, j γ = ; k i, j b) pode-se calcular o volume absoluto de ligante γ I ν = 1 γ No caso do betão auto-compactável as necessidades de pó para a obtenção da autocompactação são, na maioria dos casos, sempre que as resistências exigidas não sejam muito elevadas, as grandes definidoras da quantidade de ligante. Desta forma sempre que a quantidade de pó obtida através da expressão de Feret seja inferior ao limite mínimo preconizado pela JSCE (0,160m 3 /m 3 ) se adopte o último. 3.5 Dosagem dos adjuvantes Para a dosagem dos adjuvantes deve seguir-se as recomendações dos fabricantes. Eventualmente terá interesse realizar alguns ensaios em pastas para aferir do efeito deste sobre o ligante e a sua dosagem óptima. 3.6 Quantificação dos agregados A quantificação dos agregados é habitualmente realizada com recurso a curvas de referência, que representam a mistura que confere ao betão a compacidade que se Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-8

9 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis previu para as condições de colocação desse betão [Lourenço, 1995]. Existem diversas curvas de referência, que foram propostas por vários autores ao longo dos anos; no entanto considera-se que as curvas de referência de Bolomey e de Faury são, no nosso país, as mais amplamente divulgadas e aplicadas, razão pela qual se fará, acerca destas, uma breve apresentação. Importa salientar que estas duas curvas de referência consideram uma mistura granulométrica, não só de agregados, mas além dos agregados juntam-lhe o cimento e as adições. É por isso necessário proceder à reformulação das curvas, de modo a que elas, depois de descontado o cimento e as adições, considerem os agregados como a totalidade de um conjunto granular de referência. Para isso considera-se [Lourenço, 1995]: 100 p'(d) = [ p(d) p c+ s ] ( 3-4 ) 100 p c+ s Sendo: p '(d) a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados que passam através do peneiro de malha d; p(d) a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados, do cimento e das adições que passam através do peneiro de malha d; p + a percentagem em volume absoluto de cimento e adições em relação à c s c + s totalidade de material sólido, ou seja, p c + s = 100, sendo c e s o volume σ absoluto de cimento e adições, respectivamente e σ a compacidade ou volume absoluto de sólidos por m 3 de betão. Definida a curva de referência p (d), interessa determinar a curva da mistura real que melhor se ajusta à curva de referência. Para isso basta obter as proporções, em Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-9

10 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis volume absoluto, com que cada agregado entra na mistura (p i ). Este procedimento pode ser realizado graficamente ou recorrendo ao método dos mínimos quadrados. Prevista a compacidade (σ) e conhecido o volume absoluto da mistura ligante (cimento mais adições) (ν), pode-se obter o volume absoluto da totalidade dos agregados (m): m = σ ν. ( 3-5 ) As dosagens, em massa, de cada um dos agregados (M i ) serão o produto das proporções, em volume absoluto, com que cada agregado entra na mistura (p i ), pelo volume absoluto da totalidade dos agregados (m) e pela massa volúmica absoluta de cada um dos agregados (µ i ): M = p m µ ( 3-6 ) i i i Curva de referência de Bolomey Em 1925, o suíço Bolomey apresentou uma curva de referência parabólica, onde introduz um parâmetro variável A. Esta curva tem a seguinte expressão [Coutinho, 1988]: d p (d) = A + (100 A) ( 3-7 ) D max Sendo: p(d) a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados, do cimento e das adições que passam através do peneiro de malha d; d a dimensão da malha do peneiro, em mm; D max a máxima dimensão dos agregados, em mm; A parâmetro que varia com a natureza dos agregados e a consistência do betão. Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-10

11 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis Tabela 3-3 Valores do parâmetro A da curva de referência de Bolomey Terra húmida a seca Plástica a mole Fluida Agregados rolados 6 a 8 10 a a 14 Agregados britados 8 a a a % P c+s p(d) % de passados A 0 p'(d) Diâmetros (escala d ) D max Figura 3-2 Curvas de referência, p(d) e p (d), de Bolomey Curva de referência de Faury De acordo com a teoria de Caquot, Faury, em 1941, propõe uma curva de referência que será obtida pela mistura em percentagens variáveis de dois constituintes, são eles [Lourenço, et al., 1986]: a) Um conjunto constituído por grãos finos e médios, com dimensões compreendidas entre 0,0065 e D max / 2 mm, com uma percentagem em volume absoluto igual a: B y = p(d / 2) A 17 5 max = + D max + ( 3-8 ) R 0,75 D max Sendo: y a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados, do Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-11

12 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis cimento e das adições que passam através do peneiro de malha D max / 2 ; D max a máxima dimensão dos agregados, em mm; A um parâmetro que varia com a natureza dos agregados e a consistência do betão; B um parâmetro que depende do processo de compactação e da sua potência. Tabela 3-4 Valores do parâmetro A da curva de referência de Faury [Lourenço, 1995] Consistência / Natureza dos agregados Areias e agregados grossos rolados Areias roladas e agregados grossos britados Areias e agregados grossos britados Muito fluida Fluida Mole Plástica Seca Terra húmida Terra pouco húmida Vibração muito potente Tabela Valores do parâmetro B da curva de referência de Faury Vibração potente Vibração média Apiloamento Sem compactação 1 1 1,5 1,5 2 2 No domínio das dimensões compreendidas entre 0,0065 e D max / 2 mm a curva de referência é definida pela função: 5 0, D / max 0,0065 = 0 y 0 p(d) d 5 ( 0, D / 2).(0 p(d)) = (0 y).( 0,0065 d) max 5 5 y ( 0,0065 d) p(d) = ( 3-9 ) 5 0, D / 2 Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-12 max

13 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis b) E um outro conjunto constituído por agregados grossos com dimensões compreendidas entre D max / 2 e D max, cuja percentagem em volume absoluto é o complementar de y, ou seja, 100-y. Neste intervalo curva de referência é definida pela função: 5 D 5 D / max max Dmax d = 100 y 100 p(d) ( 5 D 5 D / 2).(100 p(d)) = (100 y).( 5 5 D d) max max max (100 y) d + y D max max p(d) = ( 3-10 ) 5 D 5 max Dmax / 2 D / 2 100% 100-y % de passados p(d) y 0 0,0065 D max /2 D max Diâmetros (escala 5 d ) Figura Curvas de referência, p(d), de Faury Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-13

14 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis 3.7 Proposta de uma curva de referência para betões autocompactáveis Neste sub-capítulo será proposta uma curva de referência para o estudo do betão auto-compactável. Utilizando como referência os critérios expostos por Okamura e pela JSCE, verificase que a razão entre o volume absoluto dos agregados grossos e o volume da totalidade dos agregados é cerca de 50%, dependendo da máxima dimensão do agregado, e eventualmente, da quantidade de grossos que se pretende que estejam presentes na mistura. Desta forma, pode-se determinar um ponto de uma curva de referência p (d), que corresponde a p (4.76) = 50+G, em que G é um parâmetro dependente da máxima dimensão do agregado e influencia a quantidade de grossos presentes na mistura. Fazendo a transformação de p (d) em p(d) através da expressão 3-4 obtém-se: p'(4,76) = [ p(4,76) p ] c+ s p c+ s 50 + G = [ p(4,76) p ] c+ s p c+ s (50 + G).(100 p c+ s ) = [ p(4,76) p ] c+ s.100 p(4,76) p c+ s (50 + G).(100 p = 100 c+ s ) = Pc+ s p (4,76) = (50 + G) (1 ) + Pc + s ( 3-11 ) 100 Um outro ponto da curva será o ponto correspondente à máxima dimensão dos Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-14

15 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis agregados, em que a percentagem de passados será 100%, ou seja, p(d max )= 100. Uma vez que a curva de referência de Faury, é a mais usada entre nós, e considera uma distribuição proporcional à 5 d, utilizar-se-á a mesma distribuição. Assim sendo, define-se um conjunto de agregados grossos, pertencentes ao domínio das dimensões compreendidas entre 4,76 e D max, em que a lei granulométrica da curva de referência da totalidade dos sólidos, por aplicação da expressão 3-10, é definida pela função: p(d) = [ 100 p(4,76) ] 5 d + p(4,76) 5 D max 5 5 4,76 D max ,76 ( 3-12 ) Considerar-se-á, também, um outro conjunto constituído por elementos granulares finos e médios cujas dimensões estão compreendidas entre 0,074 e 4,76mm. A razão da escolha do limite superior relaciona-se com o facto de ser o ponto de separação entre os dois conjuntos. O limite inferior de 0,074mm foi escolhido tendo em conta que o que se pretende é uma curva de referência para quantificar os agregados, e por isso, parte-se do pressuposto que a fracção dos constituintes do betão com dimensões inferiores a 0,074mm, não são, na sua maioria, agregados, serão eventualmente o cimento e as adições. Assim sendo, a percentagem de passados em volume absoluto do conjunto de agregados, do cimento e das adições na malha 0,074mm é aproximadamente igual à percentagem em volume absoluto de cimento e adições em relação à totalidade de material sólido. Considerando um parâmetro F função da quantidade de pó, eventualmente cimento mais adições, presente na mistura, então: p(0,074) P c s + Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-15 F = + ( 3-13 )

16 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis Desta forma, a curva granulométrica de referência no intervalo [0,074:4,76] é definida pela seguinte expressão: ,76 0,074 d 0,074 = p(4,76) p(0,074) p(d) p(0,074) ( 4,76 0,074).(p(d) p(0,074)) = (p(4,76) p(0,074)).( d 0,074) (p(d) p(0,074)) = [ p(4,76) p(0,074) ] ( 5 4,76 5.( 5 d 0,074) 5 0,074) 5 5 [ p(4,76) p(0,074) ] ( d 0,074) p(d) = p(0,074) + ( 3-14 ) 5 5 4,76 0,074 Como a curva p(d) é composta por dois segmentos unidos por um ponto de quebra, quando for representada num gráfico, em que o eixo das abcissas está graduado numa escala proporcional à 5 d, então, são necessários apenas 3 pontos para a sua representação. Na figura 3-4 está representada a proposta para a curva de referência. Sendo o objectivo das curvas de referência a quantificação dos diversos agregados presentes na mistura, interessa determinar uma curva referente só à totalidade dos agregados, descontando o volume ocupado pelo cimento e adições, volume este, já determinado. A curva referente só aos agregados, representada por p (d), obtém-se por aplicação da expressão 3-4. Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-16

17 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis Tabela 3-6 Coordenadas dos 3 pontos fundamentais para o traçado da curva de referência d [mm] p(d) [%] p'(d) [%] P c + s + 0,074 F F P c + s 4,76 Pc + s ( 50 + G) (1 ) + Pc + s G D máx % 100-p(4,76) 100-(50+G) % de passados p(d) p(4,76) 50+G p(0,074) 0 p'(0,074) p'(d) 4,76 D max Diâmetros (escala 5 d ) Figura 3-4 Curva de referência proposta para betões auto-compactáveis, p(d) e p (d) 3.8 Volume de vazios O volume de vazios (v v ) pode ser determinado correctamente através de um aerómetro, no entanto, isso só é possível depois de realizada a amassadura. É por isso necessário proceder-se à previsão deste volume de vazios durante a fase de estudo de composição do betão. Para isso, pode-se recorrer à norma 613 do ACI (American Concrete Institute), onde o volume de vazios è definido em função da máxima dimensão dos agregados. Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-17

18 Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis 3.9 Água de amassadura Estimado que foi o índice de vazios (I), o volume de vazios (v v ) e o volume de adjuvante (adj), e sabendo que o índice de vazios é parte do betão composta por líquidos e ar, a água de amassadura (a) será obtida: a I v v adj = ( 3-15 ) O adjuvante, se for líquido, será considerado na sua totalidade, por ser a sua parte sólida muito pequena. Os adjuvantes sólidos não devem ser considerados. Betão auto-compactável Metodologia de composição 3-18

19 Materiais usados e ensaios realizados 4. MATERIAIS USADOS E ENSAIOS REALIZADOS MATERIAIS CIMENTO ADIÇÕES AGREGADOS ÁGUA ADJUVANTES ENSAIOS REALIZADOS PARA O ESTUDO DAS PASTAS PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL CONE DE MARSH ESPALHAMENTO EM PASTAS ENSAIOS REALIZADOS PARA O ESTUDO DOS BETÕES SLUMP FLOW L BOX VOLUME DE VAZIOS DO BETÃO FRESCO PROVETES, CURA E ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO 4-17 Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-1

20 Materiais usados e ensaios realizados Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-2

21 Materiais usados e ensaios realizados 4. Materiais usados e ensaios realizados 4.1 Materiais Os materiais utilizados na realização da parte experimental desta dissertação, são, todos eles, materiais correntemente utilizados na produção de betões por forma a podermos cumprir o objectivo deste trabalho: proposta de uma metodologia para estudo de composição de um betão auto-compactável com recurso aos materiais correntes no mercado nacional Cimento O cimento utilizado foi o Cimento Portland tipo I classe 42,5 R da Cimpor, produzido no centro de produção de Souselas. Nas tabelas 4-1, 4-2 e 4-3 apresentam-se as características físicas, químicas e mecânicas, respectivamente, referentes a este cimento, fornecidas pelo centro de produção de Souselas. Tabela 4-1 Características físicas do cimento Características Valor Massa volúmica absoluta [g/cm 3 ] 3,15 Superfície específica [cm 2 /g] 3680 Resíduo a 45 µm [%] 18,0 Resíduo a 90 µm [%] 1,8 Água da pasta normal [%] 27,5 * Expansibilidade [mm] 1,0 Início de presa [min.] 170 Fim de presa [min.] 225 * o valor obtido em ensaios realizados no presente estudo foi de 27,0 % Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-3

22 Materiais usados e ensaios realizados Tabela 4-2 Características químicas do cimento Compostos Simbologia % Óxido de cálcio [CaO] C 62,2 Óxido de silício [SiO 2 ] S 19,8 Óxido de alumínio [Al 2 O 3 ] A 5,1 Óxido de enxofre [SO 3 ] S 3,3 Óxido de ferro [Fe 2 O 3 ] F 3,2 Óxido de magnésio [MgO] -- 2,5 Cal livre -- 1,1 Óxido de potássio [K 2 O] -- 1,1 Óxido de sódio [Na 2 O] -- 0,1 Resíduo insolúvel -- 2,0 Perda ao fogo -- 2,6 Cloretos [Cl - ] -- 0,013 Tabela 4-3 Características mecânicas do cimento Resistências MPa 2 dias 5,5 À flexão 7 dias 7,0 28 dias 8,0 2 dias 33,0 À compressão 7 dias 44,8 28 dias 53,0 Tabela 4-4 Composição potencial do cimento Compostos Simbologia Valor Silicato tricálcico [%] C 3 S 54,4 Silicato bicálcico [%] C 2 S 16,0 Aluminato tricálcico [%] C 3 A 8,1 Aluminoferrato tetracálcico [%] C 4 AF 9,7 Módulo de sílica SM 2,39 Módulo de alumina AM 1,59 Factor de saturação de cal [%] LSF 97,9 Na tabela 4-4 apresenta-se a composição potencial do cimento, que foi determinada Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-4

23 Materiais usados e ensaios realizados através de equações baseadas no cálculo de Bogue. Foram ainda determinados o módulo de sílica [SM], o módulo de alumina [AM] e o factor de saturação de cal [LSF] [Gani, 1997] Adições As cinzas volantes foram as únicas adições utilizadas e tem origem na central termoeléctrica de Carbo-Pego. Estas cinzas são de origem espanhola, mas são vulgarmente utilizadas nas centrais de produção de betão da região de Coimbra. Na tabela 4-5 apresentam-se as características das cinzas volantes utilizadas. Tabela 4-5 Características das cinzas volantes Características Valor Massa volúmica absoluta [g/cm 3 ] 2,20 Superfície específica [cm 2 /g] 4750 Água da pasta normal [%] 18,0 Perda ao fogo [%] 3, Agregados Utilizou-se uma areia e um areão rolados, uma brita 1 e uma brita 2. A areia e o areão são de uma exploração de areias da zona de Pombal. As britas 1 e 2 são de origem calcária também da zona de Pombal. Na tabela 4-6 apresentam-se as características dos agregados utilizados. Na figura 4-1 estão representadas as curvas granulométricas dos 4 agregados. Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-5

24 Materiais usados e ensaios realizados Tabela 4-6 Características dos agregados Características Areia Areão Brita 1 Brita 2 Massa volúmica absoluta [kg/m 3 ] Massa volúmica aparente [kg/m 3 ] Absorção de água [%] 1,00 0,50 1,41 0,80 Mínima dimensão [mm] 0,074 1,19 4,76 9,52 Máxima dimensão [mm] 4,76 9,52 12,7 19,1 Módulo de finura 3,20 5,56 6,50 7,02 Equivalente de areia [%] 99, Coeficiente volumétrico ,22 0,23 Desgaste de Los Ángeles [%] ,2 26,8 Matéria orgânica Sem Sem Curvas granulométricas Depósito 0,074 0,149 0,297 0,59 Passados ]%] 1,19 2,38 4,76 9,52 12,7 19,1 25,4 38,1 Malhas [mm] Areia Areão Brita 1 Brita 2 Figura 4-1 Curvas granulométricas dos agregados Água A água utilizada foi da rede de distribuição pública de Coimbra Adjuvantes Foram utilizados dois tipos de superplastificantes, ambos da família dos carboxilatos Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-6

25 Materiais usados e ensaios realizados modificados. Algumas características destes superplastificantes são apresentadas na tabela 4-7. As dosagens de superplastificante apresentadas são o quociente entre a massa de superplastificante e a massa de ligante (Ad/(C+CV)). Tabela 4-7 Características dos superplastificantes usados Características SV 3000 SV 3010 Aspecto Líquido amarelado Líquido vermelho-violeta Densidade [kg/l] ,1 PH 6,0 7,0 6,5 8,5 Dosagem recomendada [%] 1,0 2,0 1,0 1,5 4.2 Ensaios realizados para o estudo das pastas Tendo por objectivo, na primeira fase, verificar o efeito das cinzas volantes na fluidez e deformabilidade das pastas, o efeito dos superplastificantes da família dos carboxilatos modificados, sobre as cinzas volantes e sobre o cimento e ainda estimar as dosagens óptimas de superplastificante, realizaram-se os seguintes ensaios: pasta de consistência normal, cone de Marsh e espalhamento. Nestes ensaios fez-se variar o tipo e a quantidade de adjuvante (Ad) utilizando-se os superplastificantes SV3000 e o SV3010 nas dosagens (D.S.) de 0,0, 0,5, 1.0, 1.5, 2,0 e 2,5% da massa de ligante, para dois tipos de ligante; cimento I 42,5 R (C)e uma mistura de cimento I 42,5 R com cinzas volantes (CV) na proporção de 70 e 30% respectivamente Pasta de consistência normal Este ensaio visa a determinação da quantidade de água (A) necessária para a obtenção de uma pasta de consistência normal. Para isso, provetes de pasta de Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-7

26 Materiais usados e ensaios realizados cimento, com diferentes quantidades de água foram sujeitos à acção de uma sonda de consistência com características especificadas. Para o provete em que a penetração da sonda se dá até um ponto que diste 6 ± 1mm da base do molde, calcula-se a quantidade de água de amassadura correspondente, expressa em percentagem da massa de cimento, ou seja, calcula-se a quantidade de água para a obtenção da pasta de consistência normal. [E 328, 1979]. Figura 4-2 Misturadora e sonda de consistência. Os procedimentos seguidos e os equipamentos utilizados na realização deste ensaio foram os especificados na E Cimentos, preparação da pasta normal, com as seguintes adaptações: - à massa de água adicionou-se a massa de adjuvante; - para os ensaios realizados com misturas de cimento e cinzas volantes considerou-se a massa de ligante (C+CV) e não a massa de cimento Cone de Marsh Com a realização deste ensaio pretende-se determinar a compatibilidade do ligante Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-8

27 Materiais usados e ensaios realizados com o superplastificante e avaliar o efeito da dosagem do superplastificante na fluidez da calda. Foram realizadas várias caldas com diferentes dosagens de superplastificante e dois tipos de ligante. A razão (A+Ad)/(C+CV) manteve-se sempre constante e igual a 0,35. O processo de realização do ensaio consiste na fabricação da calda seguida da medição do tempo de escoamento no cone de Marsh. Para a fabricação da calda colocou-se a totalidade do ligante na misturadora de argamassas e adicionou-se 5/6 da água e 1/3 do superplastificante, dando inicio à mistura durante 2 minutos a 60 r.p.m. mais 3 minutos a 120 r.p.m.. Passado esse tempo parou-se a misturadora limpou-se, adicionou-se 1/12 da água e 1/3 do superplastificante, colocando de novo a misturadora em funcionamento durante 2 minutos a 60 r.p.m.. Findo esse tempo repetiu-se o último procedimento. Depois de estar pronta a calda, verte-se 1000cm 3 desta no cone com a abertura inferior fechada. Deixa-se repousar alguns segundos, destapa-se a abertura e cronometra-se o tempo até que tenham fluido 500cm 3, este tempo designa-se por tempo de escoamento (T escoamento ), com as unidades em segundos. Sugere-se que se determine o quociente entre o volume escoado (500cm 3 ) e o T escoamento determinado, ou seja o caudal médio de escoamento da calda (Q m ). 500 Q m = [cm 3 /s] ( 4-1 ) T escoamento Este caudal médio de escoamento é uma grandeza que se relaciona directamente à fluidez das caldas, ou seja, quanto maior for o caudal médio de escoamento maior será a fluidez. Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-9

28 Materiais usados e ensaios realizados Figura 4-3 Cone de Marsh Espalhamento em pastas Neste trabalho sugere-se a adaptação do ensaio de espalhamento às pastas. Com este ensaio pretende-se aferir a capacidade de deformação das pastas em função da dosagem de superplastificante e do tipo de material ligante. Para atingir este objectivo foram realizadas várias pastas com diferentes dosagens de superplastificante e dois tipos de ligante. A razão (A+Ad)/(C+CV) manteve-se sempre constante e igual a 0,30. Para a realização deste ensaio primeiro preparou-se a pasta, seguindo para isso o mesmo procedimento que se usou no fabrico da pasta de consistência normal, excepção feita à quantidade de água utilizada. O procedimento adoptado para a realização do ensaio de espalhamento em pastas foi o seguinte: o molde tronco cónico semelhante ao apresentado na figura 4-4 é colocado sobre uma placa de vidro onde é cheio de pasta e retirado. Deixa-se a pasta espalhar durante 60s e os diâmetros finais da argamassa são medidos em duas direcções perpendiculares. Os 60s são o tempo necessário para que a deformação da pasta estabilize, ou seja, não Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-10

29 Materiais usados e ensaios realizados haja aumento do diâmetro. Figura 4-4 Molde tronco cónico do ensaio de espalhamento. O ensaio de espalhamento permite determinar o índice de espalhamento (Γm) para a avaliação da deformabilidade. Elevados valores de Γm indicam elevada deformabilidade d1 d 2 Γm = 1 ( 4-2 ) 2 d 0 com d 1 e d 2 os diâmetros medidos após ensaio e d 0 o diâmetro inferior do molde tronco cónico. 4.3 Ensaios realizados para o estudo dos betões Os ensaios realizados com betões visam: primeiro, aferir os parâmetros F e G da curva de referência proposta neste trabalho (ver capítulo 3), tendo sido para isso realizadas 8 amassaduras de pretensos betões auto-compactáveis; segundo, comparar o aspecto final da superfície em contacto com a cofragem e a interface pasta/material granular entre um betão auto-compactável e um betão normal, para isso foi realizado Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-11

30 Materiais usados e ensaios realizados um betão normal da classe de abaixamento S3 com os mesmos constituintes usados no betão auto-compactável. Considerou-se um betão normal da classe de abaixamento S3 para que possa ser alternativa ao auto-compactável. Dentro das 8 amassaduras de betões auto-compactáveis, fez-se variar a quantidade de pó, a máxima dimensão dos agregados e a quantidade de agregados grossos. O ligante utilizado foi, em todas as amassaduras, uma mistura de cimento e cinzas volantes na relação CV/(C+CV)=0,30. O adjuvante utilizado foi o SV 3000 e a sua dosagem, em massa, foi 1.5% da massa do ligante (C+CV). A nomenclatura adoptada para os pretensos betões auto-compactáveis A-B-C, representa: A - a máxima dimensão dos agregados; B - o volume absoluto de pó com dimensões inferiores a 0,149mm e C - o volume absoluto de agregados grossos (dimensões superiores a 4,76mm). Exemplificando: no betão 12,7-0,19-0,30 a máxima dimensão dos agregados é 12,7mm, o volume absoluto de pó com dimensões inferiores a 0,149mm é de 0,19 m 3 e o volume absoluto de agregados grossos com dimensões superiores a 4,76mm é 0,30m 3. O betão normal será designado por BNS3. Apresentam-se no Anexo 1 os quadros completos das composições estudadas, e de seguida, nas tabelas 4-8, 4-9 e 4-10, apresentam-se os quadros sucintos das composições e as designações adoptadas. Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-12

31 Materiais usados e ensaios realizados Tabela 4-8 Quantidades dos diversos componentes, por m 3 de betão, para os betões de máxima dimensão 12,7mm Designações / Quantidades 12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34 Cimento [kg] Cinzas volantes [kg] SV 3000 [l] 6,87 6,87 5,76 5,76 Areia média [kg] Areão [kg] Brita 1 [kg] Água [l] Tabela 4-9 Quantidades dos diversos componentes, por m 3 de betão, para os betões de máxima dimensão 19,1mm Designações / Quantidades 19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32 Cimento [kg] Cinzas volantes [kg] SV 3000 [l] 6,87 6,87 5,76 5,76 Areia média [kg] Areão [kg] Brita 2 [kg] Água [l] Tabela 4-10 Quantidades dos diversos componentes, por m 3 de betão, para o betão BNS3 Designações / Quantidades BNS3 Cimento [kg] 315 Cinzas volantes [kg] 80 SV 3000 [l] 5,02 Areia média [kg] 775 Areão [kg] 446 Brita 2 [kg] 623 Água [l] 145 Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-13

32 Materiais usados e ensaios realizados Figura 4-5 Misturadora de eixo vertical As amassaduras foram realizadas numa misturadora de eixo vertical com capacidade nominal de 30 litros. Os materiais sólidos foram colocados no tambor da misturadora, por camadas alternadas na sequência brita, areia, cimento, cinzas e areão, tendo-se adicionado aproximadamente 80% da água de amassadura. Colocouse a misturadora em funcionamento durante 1,5 minutos, findo os quais, se adicionou a restante água e o superplastificante, retomando a mistura durante mais 3,5 minutos. Em cada amassadura foi realizado um volume de 0,021m 3 de betão. Com esse betão realizaram-se os ensaios de Slump Flow, e L Box, para verificação da autocompactação, o ensaio para determinação do volume de vazios do betão fresco, através do aerómetro para betão e finalmente preparados 10 provetes cúbicos de 10cm de aresta, para posterior realização de ensaios de compressão Slump Flow O ensaio de Slump Flow realiza-se da seguinte forma: enche-se o cone de Abrams, sem apiloar o betão; retira-se o cone; cronometra-se o tempo até o betão atingir um diâmetro de 50cm (T 50cm ) e o tempo até o betão parar (T total ). Finalmente medem-se Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-14

33 Materiais usados e ensaios realizados os diâmetros finais, em duas direcções ortogonais (D 1 e D 2 ), e determina-se a média (D final ) que designará por Slump Flow. Figura 4-6 Ensaio de Slump Flow O T 50cm, o tempo para o betão atingir os 50cm de diâmetro, deve estar compreendido entre 1 e 2s [Sonebi et al., 1999]. O Slump Flow deve ser 660±60mm [Petersson et al., 1998] L Box A L Box utilizada está representada na figura 4-7, utilizaram-se 3 varões de aço nervurado com 12mm de diâmetro espaçados de 41mm. O ensaio L Box realiza-se da seguinte forma: enche-se a parte vertical da caixa com 12 litros de betão; deixa-se repousar um pouco; abre-se a comporta de ligação entre a parte vertical e a horizontal; cronometra-se o tempo que passa até o betão atingir os 50cm (T 50cm ) e o tempo até o betão parar (T total ); mede-se a altura de betão no início (H 1 ) e no fim da caixa (H 2 ). Existem dois critérios, a razão H 2 /H 1 superior a 60% [David, 1999] e a diferença 600-H 1 superior a 490mm [Petersson et al., 1998], sendo o primeiro o mais Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-15

34 Materiais usados e ensaios realizados divulgado e utilizado. a) 3φ12 // 41mm Figura 4-7 Ensaio de L Box. a) adaptado de [Petersson et al., 1998] Volume de vazios do betão fresco A determinação do volume de vazios do betão fresco foi realizada utilizando o método da pressão. Na figura 4-8 está representado o aerómetro para betão utilizado. O procedimento para a realização do ensaio consistiu em: encher o recipiente com o betão, deixando a superfície completamente rasa; fechar o aerómetro mantendo os orifícios da tampa abertos; preencher com água o volume restante do recipiente e fechar os orifícios; introduzir uma determinada pressão na câmara superior; fazer a ligação entre as duas câmaras através da alavanca existente na tampa e finalmente ler no mostrador a percentagem de ar contida no interior do betão. Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-16

35 Materiais usados e ensaios realizados Figura 4-8 Aerómetro para betão Provetes, cura e ensaio de resistência à compressão Após a amassadura, o betão foi colocado, sem qualquer tipo de vibração, em moldes de 10cm de aresta, que permaneceram durante 24 horas ao ar livre, à temperatura ambiente. De seguida os provetes foram desmoldados e colocados dentro de água, numa câmara de cura, à temperatura aproximada de 21ºC, até à data do ensaio de resistência à compressão. Os procedimentos utilizados na realização dos ensaios de resistência à compressão foram os especificados na E226 do LNEC [E226, 1968]. Estes ensaios à compressão foram realizados, no betão com idade de 3, 7, 14, 28 e 56 dias. Em cada idade foram ensaiados 2 provetes. Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-17

36 Materiais usados e ensaios realizados Betão auto-compactável - Metodologia de composição 4-18

37 Resultados e análise de resultados 5. RESULTADOS E ANÁLISE DE RESULTADOS ENSAIOS COM PASTAS PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL CONE DE MARSH ESPALHAMENTO EM PASTAS ENSAIOS COM BETÃO FRESCO SLUMP FLOW L BOX VOLUME DE VAZIOS DO BETÃO FRESCO ENSAIOS COM BETÃO ENDURECIDO RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO HOMOGENEIDADE E ACABAMENTO DAS SUPERFÍCIE INTERFACE PASTA/MATERIAL GRANULAR 5-37 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-1

38 Resultados e análise de resultados Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-2

39 Resultados e análise de resultados 5. Resultados e análise de resultados 5.1 Ensaios com pastas Com estes ensaios pretende-se verificar o efeito das cinzas volantes na fluidez e deformabilidade das pastas, o efeito dos superplastificantes, da família dos carboxilatos modificados, sobre as cinzas volantes e sobre o cimento e ainda estimar as dosagens óptimas de superplastificante Pasta de consistência normal Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados e visa a determinação da quantidade de água necessária para a obtenção de uma pasta de consistência normal. Os resultados obtidos na realização deste ensaio são os apresentados nas tabelas 5-1, 5-2, 5-3 e 5-4. Tabela 5-1 Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,0 SV 3010 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) ,0% 0,00 0,27 135,00 0, ,5% 2,50 0,25 126,50 0, ,0% 5,00 0,23 122,00 0, ,5% 7,50 0,22 118,50 0, ,0% 10,00 0,21 114,00 0, ,5% 12,50 0,20 112,50 0,23 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-3

40 Resultados e análise de resultados Tabela Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3 CV/(C+CV)=0,3 SV 3010 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) ,0% 0,00 0,24 121,00 0, ,5% 2,50 0,23 116,50 0, ,0% 5,00 0,20 105,00 0, ,5% 7,50 0,20 105,50 0, ,0% 10,00 0,16 92,00 0, ,5% 12,50 0,16 92,50 0,19 Tabela 5-3 Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,0 SV 3000 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) ,0% 0,00 0,27 135,00 0, ,5% 2,50 0,25 126,50 0, ,0% 5,00 0,23 122,00 0, ,5% 7,50 0,22 117,50 0, ,0% 10,00 0,21 114,00 0, ,5% 12,50 0,20 113,50 0,23 Tabela Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3 CV/(C+CV)=0,3 SV 3000 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) ,0% 0,00 0,24 121,00 0, ,5% 2,50 0,23 116,50 0, ,0% 5,00 0,20 104,00 0, ,5% 7,50 0,19 104,50 0, ,0% 10,00 0,17 93,00 0, ,5% 12,50 0,16 92,50 0,19 As figuras 5-1 e 5-2 representam a relação entre a dosagem de superplastificante e a razão (A+Ad)/(C+CV) para os dois tipos de misturas ligantes. Da análise destas Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-4

41 Resultados e análise de resultados figuras ressalta de imediato que os superplastificantes SV 3010 e SV 3000 têm comportamentos muito semelhantes, razão pela qual iremos fazer um comentário único para os dois tipos de superplastificante. Superplastificante SV ,28 (A+Ad)/(C+CV) 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 y = -2,4629x + 0,2416 y = -1,7543x + 0,2648 0,16 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% Dosagem de superplastificante [%] CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3 R. Linear CV/(C+CV)=0.0 R. Linear CV/(C+CV)=0.3 Figura 5-1 Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. Dosagem de superplastificante SV 3010 [%] vs. (A+Ad)/(C+CV) Superplastificante SV ,28 (A+Ad)/(C+CV) 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 y = -2,4286x + 0,2409 y = -1,7086x + 0,2642 0,16 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% Dosagem de superplastificante [%] CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3 R. Linear CV/(C+CV=0.0 R. Linear CV/(C+CV)=0.3 Figura 5-2 Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. (A+Ad)/(C+CV) Através da análise dos resultados representados nestes gráficos pode concluir-se que Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-5

42 Resultados e análise de resultados os superplastificantes tem um efeito na redução da quantidade de água necessária para a realização de pastas de consistência normal, tanto quando estas são compostas só por cimento como quando são composta por uma mistura de cimento e cinzas volantes. Relativamente à acção sobre as pastas compostas só por cimento não conseguimos concluir qual a dosagem de superplastificante que optimiza o seu efeito. Quando muito referir que até à dosagem de 0,5% temos um efeito mais intenso, o declive do troço 0,0 0,5% é o maior, e que dosagens superiores a 2,0% não conduzem a reduções de água significativas. No que diz respeito às pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes aparecem patamares em que o aumento de dosagens de superplastificante não implica reduções na quantidade de água necessária para a realização de pastas de consistência normal, no entanto, parece claro, que dependendo da dosagem de superplastificante, este tem efeito, não só, sobre as partículas de cimento, mas também, sobre as cinzas volantes, e que este é superior ao observado sobre as partículas de cimento. Esta afirmação baseia-se no facto da recta de regressão linear representativa de CV/(C+CV)=0,30 ter um declive, em valor absoluto, superior à recta de regressão linear representativa de CV/(C+CV)=0. Tabela 5-5 Valores das regressões lineares e respectivos quadrados do coeficiente de regressão linear, R2, representadas nas figuras 5-1 e 5-2 Superplastificante CV/(C+CV) R. Linear R 2 SV 3000 SV ,0 (A+Ad)/(C+CV) = -1,7086*D.S.[%] + 0,2642 0,93 0,3 (A+Ad)/(C+CV) = -2,4286*D.S.[%] + 0,2409 0,94 0,0 (A+Ad)/(C+CV) = -1,7543*D.S.[%] + 0,2648 0,95 0,3 (A+Ad)/(C+CV) = -2,4629*D.S.[%] + 0,2416 0,93 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-6

43 Resultados e análise de resultados A substituição de cimento por cinzas volantes conduz a reduções de água independentemente da utilização de superplastificantes, a razão (A+Ad)/(C+CV) com Ad = 0,0 diminui de 0,27 para 0,24, redução essa que somente se pode justificar pela utilização de cinzas volantes. Esta constatação está de acordo com o normalmente preconizado, a obtenção de uma trabalhabilidade de referência num betão com a utilização de cinzas volantes consegue-se com menor quantidade de água do que a necessária para um betão sem cinzas. Apresentam-se nas figuras 5-3 e 5-4 os gráficos de variação da razão (A+Ad)/(C+CV) em função do ligante utilizado, só cimento ou mistura de 70% de cimento com 30% de cinzas volantes. A avaliação destas figuras permite realçar que, para qualquer dosagem de superplastificante, mesmo pastas sem superplastificante, a adição de cinzas volantes conduz a menor consumo de água para a realização de pastas de consistência normal. Para a mesma dosagem de superplastificante todas as razões (A+Ad)/(C+CV) determinadas em pastas só com cimento são maiores do que as determinadas em mistura de cimento com cinzas na proporção CV/(C+CV)=0,3. Superplastificante SV ,28 (A+Ad)/(C+CV)) 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 0,0 0,3 CV/(C+CV) SP=0,0% SP=0,50% SP=1,0% SP=1,5% SP=2,0% SP=2,5% Figura Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. CV/(C+CV) vs. (A+AD)/(C+CV) com a utilização de superplastificante SV 3010 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-7

44 Resultados e análise de resultados A redução na razão (A+Ad)/(C+CV) quando a pasta é constituída só por cimento é no máximo de 0,045 para a dosagem de 2,5% de superplastificante, enquanto que quando a pasta é constituída por a mistura de 70% de cimento e 30% de cinzas volantes a redução na razão (A+Ad)/(C+CV) é de 0,057 para a mesma dosagem de superplastificante. Isto indica-nos que o efeito do superplastificante, na redução da água necessária para a realização da pasta de consistência normal, é maior nas cinzas volantes do que no cimento. Superplastificante SV ,28 (A+Ad)/(C+CV) 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 0,0 0,3 CV/(C+CV) SP=0,0% SP=0,50% SP=1,0% SP=1,5% SP=2,0% SP=2,5% Figura Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. CV/(C+CV) vs. (A+AD)/(C+CV) com a utilização de superplastificante SV 3000 Nas tabelas 5-6 e 5-7 apresentam-se os cálculos dos declives dos diversos troços representados nas figuras 5-3 e 5-4, respectivamente. A análise dos declives dos diversos troços demonstra que a dosagem de superplastificante que mais aumenta o efeito de redução de água, nas pastas constituídas por mistura de cimento e cinzas volantes, é de 2%, tanto para o SV 3010 como para o SV À dosagem de 2% de superplastificante corresponde o máximo valor absoluto do declive. Para a dosagem de 2,5% o declive é menor o que significa que para dosagem superior a 2% não se verifica nenhum ganho na redução de água. Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-8

45 Resultados e análise de resultados Tabela 5-6 Cálculo dos declives dos troços representados nas figuras 5-3 CV/(C+CV) SV 3010 (A+Ad)/(C+CV) Declive do troço % (C+CV) 0,0 0,27 SP=0,0% 0,3 0,24-0,0933 0,0 0,25 SP=0,50% 0,3 0,23-0,0667 0,0 0,24 SP=1,0% 0,3 0,21-0,1133 0,0 0,24 SP=1,5% 0,3 0,21-0,0867 0,0 0,23 SP=2,0% 0,3 0,18-0,1467 0,0 0,23 SP=2,5% 0,3 0,19-0,1333 Tabela Cálculo dos declives dos troços representados nas figuras 5-4 CV/(C+CV) SV 3000 (A+Ad)/(C+CV) Declive do troço % (C+CV) 0,0 0,27 SP=0,0% 0,3 0,24-0,0933 0,0 0,25 SP=0,50% 0,3 0,23-0,0667 0,0 0,24 SP=1,0% 0,3 0,21-0,1200 0,0 0,24 SP=1,5% 0,3 0,21-0,0867 0,0 0,23 SP=2,0% 0,3 0,19-0,1400 0,0 0,23 SP=2,5% 0,3 0,19-0, Cone de Marsh Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-9

46 Resultados e análise de resultados usados e ensaios realizados e, com ele, pretende-se determinar a combinação dosagem de superplastificante/composição da pasta que conduz à máxima fluidez. As composições das caldas e os resultados obtidos neste ensaio são os apresentados nas tabelas 5-8 a O caudal médio de escoamento (Qm) representado por 500/T escoamento é uma grandeza que se relaciona directamente com a fluidez das caldas, ou seja, quanto maior for o caudal médio de escoamento maior será a fluidez. Tabela 5-8 Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,0 SV 3010 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) T escoamento [s] Qm [cm 3 /s] 1700,0 595,0 0,0% 0,0 0, ,0 1700,0 586,5 0,5% 8,5 0,35 20,0 25,0 1700,0 578,0 1,0% 17,0 0,35 9,0 55,5 1700,0 569,5 1,5% 25,5 0,35 8,2 61,0 1700,0 561,0 2,0% 34,0 0,35 8,2 61,0 1700,0 552,5 2,5% 42,5 0,35 8,2 61,0 Tabela 5-9 Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3 CV/(C+CV)=0,3 SV 3010 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) T escoamento [s] Qm [cm 3 /s] 1100, ,4 550,0 0,0% 0,0 0,35 99,0 5,1 1100, ,4 542,1 0,5% 7,9 0,35 6,6 75,8 1100, ,4 534,3 1,0% 15,7 0,35 6,0 83,3 1100, ,4 526,4 1,5% 23,6 0,35 6,2 80,6 1100, ,4 518,6 2,0% 31,4 0,35 6,6 75,8 1100, ,4 510,7 2,5% 39,3 0,35 6,6 75,8 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-10

47 Resultados e análise de resultados Tabela 5-10 Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,0 SV 3000 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) T escoamento [s] Qm [cm 3 /s] 1700,0 595,0 0,0% 0,0 0, ,0 1700,0 586,5 0,5% 8,5 0,35 15,4 32,5 1700,0 578,0 1,0% 17,0 0,35 8,6 58,1 1700,0 569,5 1,5% 25,5 0,35 8,8 56,8 1700,0 561,0 2,0% 34,0 0,35 8,0 62,5 1700,0 552,5 2,5% 42,5 0,35 8,6 58,1 Tabela Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3 CV/(C+CV)=0,3 SV 3000 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) T escoamento [s] Qm [cm 3 /s] 1100, ,4 550,0 0,0% 0,0 0,35 99,0 5,1 1100, ,4 542,1 0,5% 7,9 0,35 6,6 75,8 1100, ,4 534,3 1,0% 15,7 0,35 6,0 83,3 1100, ,4 526,4 1,5% 23,6 0,35 6,2 80,6 1100, ,4 518,6 2,0% 31,4 0,35 6,4 78,1 1100, ,4 510,7 2,5% 39,3 0,35 6,0 83,3 Nas figuras 5-5 e 5-6 estão representadas as relações entre a dosagem de superplastificante e o caudal médio de escoamento para os dois tipos de misturas ligantes. Da análise das figuras 5-5 e 5-6 ressalta que os superplastificantes SV 3010 e SV 3000 têm comportamentos muito semelhantes, razão pela qual se fará um comentário único para os dois tipos de superplastificante. Os resultados representados nas figuras 5-5 e 5-6 demonstram que as cinzas volantes melhoram a fluidez das caldas, uma vez que o caudal médio de escoamento das caldas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes é sempre superior ao Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-11

48 Resultados e análise de resultados caudal médio das caldas compostas só por cimento. Superplastificante SV ,0 75,0 Qm [cm 3 /s] 60,0 45,0 30,0 15,0 0,0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Dosagem de superplastificante [%] CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3 Figura Representação dos resultados dos ensaios de cone de Marsh. Dosagem de superplastificante SV 3010 [%] vs. Qm [cm 3 /s]. Superplastificante SV ,0 75,0 Qm [cm 3 /s] 60,0 45,0 30,0 15,0 0,0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 Dosagem de superplastificante [%] CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3 Figura Representação dos resultados dos ensaios de cone de Marsh. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Qm [cm 3 /s] Além disso, o superplastificante actua sobre as cinzas volantes, pois o acréscimo do caudal médio de escoamento das caldas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes, quando se adjuva superplastificante, é superior ao acréscimo do caudal Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-12

49 Resultados e análise de resultados médio das caldas compostas só por cimento, independentemente da dosagem de superplastificante. Nas caldas compostas só por cimento, a dosagem de superplastificante igual a 1,0%, conduz à fluidez máxima, pois para dosagens de superplastificante superiores o caudal médio de escoamento mantém-se constante. No que diz respeito às caldas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes a fluidez máxima também se obtém com dosagem de superplastificante de 1%, contudo o aumento do valor do caudal médio é reduzido quando se aumenta a dosagem de superplastificante de 0,5% para 1%. O facto de para estas caldas a dosagem de superplastificante que conduz à fluidez máxima ser menor do que para as caldas compostas só por cimento, indica que o superplastificante é mais eficaz nas cinzas volantes do que no cimento Espalhamento em pastas Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados e, com ele, procura-se aferir a capacidade de deformação das pastas em função da dosagem de superplastificante e do tipo de material ligante. As composições das pastas e os resultados obtidos neste ensaio são os apresentados nas tabelas 5-12 a Nas figuras 5-7 e 5-8 estão representadas as relações entre a dosagem de superplastificante e o índice de espalhamento (Γm) para os dois tipos de misturas ligantes. O índice Γm é utilizado como grandeza indicadora da capacidade de deformação da pasta, e quanto maior for maior será a deformabilidade da pasta. Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-13

50 Resultados e análise de resultados Neste ensaio pode verificar-se que os dois superplastificantes utilizados conduzem a resultados algo diferentes. Tabela Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,0 SV 3010 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] Γm 700,0 210,0 0,0% 0,0 0, ,00 700,0 206,5 0,5% 3,5 0, ,08 700,0 203,0 1,0% 7,0 0, ,10 700,0 199,5 1,5% 10,5 0, ,10 700,0 196,0 2,0% 14,0 0, ,76 700,0 192,5 2,5% 17,5 0, ,66 Tabela Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3 CV/(C+CV)=0,3 SV 3010 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] Γm 490, ,0 210,0 0,0% 0,0 0, ,14 490, ,0 206,5 0,5% 3,5 0, ,48 490, ,0 203,0 1,0% 7,0 0, ,12 490, ,0 199,5 1,5% 10,5 0, ,84 490, ,0 196,0 2,0% 14,0 0, ,51 490, ,0 192,5 2,5% 17,5 0, ,33 Tabela Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,0 SV 3000 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] Γm 700,0 210,0 0,0% 0,0 0, ,00 700,0 206,5 0,5% 3,5 0, ,06 700,0 203,0 1,0% 7,0 0, ,18 700,0 199,5 1,5% 10,5 0, ,56 700,0 196,0 2,0% 14,0 0, ,82 700,0 192,5 2,5% 17,5 0, ,25 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-14

51 Resultados e análise de resultados Tabela Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3 CV/(C+CV)=0,3 SV 3000 A [g] (C+CV) [g] % (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] Γm 490, ,0 210,0 0,0% 0,0 0, ,14 490, ,0 206,5 0,5% 3,5 0, ,30 490, ,0 203,0 1,0% 7,0 0, ,80 490, ,0 199,5 1,5% 10,5 0, ,76 490, ,0 196,0 2,0% 14,0 0, ,02 490, ,0 192,5 2,5% 17,5 0, ,12 Superplastificante SV ,00 12,50 10,00 Γm 7,50 5,00 2,50 0,00 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% Dosagem de superplastificante [%] CV/(C+CV)=0 CV/(C+CV)=0,30 Figura 5-7 Representação dos resultados dos ensaios de espalhamento em pastas. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Γm Superplastificante SV ,00 12,50 10,00 Γm 7,50 5,00 2,50 0,00 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% Dosagem de superplastificante [%] CV/(C+CV)=0 CV/(C+CV)=0,30 Figura 5-8 Representação dos resultados dos ensaios de espalhamento em pastas. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Γm Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-15

52 Resultados e análise de resultados Está claramente definido nos gráficos apresentados nas figuras 5-7 e 5-8, que as pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes têm maior capacidade de deformabilidade do que as pastas compostas só por cimento. Para pastas sem superplastificante o índice Γm apresenta valores semelhantes independentemente do tipo de ligante. Então a maior capacidade de deformabilidade das pastas compostas por mistura de cimento e cinzas pode justificar-se pelo facto do superplastificante ser mais eficaz sobre as cinzas do que sobre o cimento. Nas pastas compostas só por cimento, independentemente do tipo de superplastificante utilizado, o índice Γm é quase directamente proporcional à dosagem de superplastificante. Já nas pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes essa relação já não se apresenta linear em todo o seu domínio, no entanto, conduz a valores de Γm sempre superiores ao das pastas compostas só por cimento. Para as pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes a utilização de 0,5% de superplastificante não produz grande efeito na deformabilidade da pasta, tanto com o uso do SV 3010 como com o uso do SV Contudo a deformabilidade atingida em pastas com cinzas e 0,5% de superplastificante é semelhante à das pastas sem cinzas para valores de superplastificante de 2,5%. Com a utilização de dosagens de superplastificante superiores o SV 3010 tem um efeito superior ao SV Nas pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes, a dosagem de superplastificante que leva à máxima deformabilidade é aproximadamente igual a 1,5%, no caso do SV 3010, e 2,0% no caso do SV 3000, pois para dosagens de superplastificante superiores a deformabilidade é praticamente constante. É de Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-16

53 Resultados e análise de resultados referir que embora o SV 3010 conduzir a maior deformabilidade, as pastas produzidas com o SV 3000 apresentavam um aspecto macroscópico mais homogéneo. 5.2 Ensaios com betão fresco Os ensaios realizados com betões frescos visam aferir os parâmetros intervenientes na metodologia proposta neste trabalho (ver capítulo 3). Antes de se fazer uma apresentação dos resultados obtidos em cada um dos ensaios realizados, importa referir algumas características das amassaduras realizadas, nomeadamente, a percentagem de cimento mais adições, a quantidade de grossos e a máxima dimensão do agregado presente na mistura. Estas características apresentam-se na tabela Foram realizados betões com máxima dimensão dos agregados 12,7 e 19,1mm, uma vez que são valores correntemente utilizados. O volume de pó está compreendido entre 0,16 e 0,19m 3 como consequência o parâmetro F varia entre 0 a 4. O volume de agregados grossos foi limitado entre 0,30 a 0,34m 3 para agregados com máxima dimensão 12,7mm e entre 0,30 a 0,32m 3 para agregados com máxima dimensão 19,1mm, para isso o parâmetro G variou entre 0 e 6. A definição destes valores tem por base os critérios propostos por Okamura [Okamura et al., 1995] e pela JSCE [JSCE, 1998], no entanto estes não são rigorosamente verificados. Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-17

54 Resultados e análise de resultados Amassadura Tabela 5-16 Características das amassaduras realizadas Parâmetros F G p c+s [%] Quantidade de grossos [m 3 /m 3 ] D máx [mm] 12,7-0,19-0, ,5 0,30 12,7 12,7-0,19-0, ,4 0,34 12,7 12,7-0,16-0, ,9 0,30 12,7 12,7-0,16-0, ,8 0,34 12,7 19,1-0,19-0, ,5 0,30 19,1 19,1-0,19-0, ,4 0,32 19,1 19,1-0,16-0, ,8 0,30 19,1 19,1-0,16-0, ,7 0,32 19, Slump Flow Com a realização deste ensaio pretende-se avaliar a capacidade de deformação e a fluidez do betão, ou seja, a capacidade de auto-compactação. Deve-se notar que este ensaio por si só não é suficiente para se afirmar que um betão é ou não autocompactável. Para isso é necessária a associação com outros ensaios como o L Box. O ensaio Slump Flow foi realizado conforme o descrito no capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados. Na tabela 5-17 apresentam-se os resultados obtidos no ensaio de Slump Flow. Figura 5-9 Ensaio de Slump Flow. Verificação da não existência de exsudação Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-18

55 Resultados e análise de resultados Tabela 5-17 Resultados obtidos no ensaio de Slump Flow ( a) Sem segregação ou agregação; b) Muito cascalhudo; c) Com segregação ) Amassadura Slump Flow T 50cm [s] T total [s] D 1 [mm] D 2 [mm] D final [mm] Observações 12,7-0,19-0,30 1,5 9, a) 12,7-0,19-0,34 1,5 10, a) 12,7-0,16-0, a) 12,7-0,16-0,34 1, b) 19,1-0,19-0,30 1, a) 19,1-0,19-0, a) 19,1-0,16-0, a) 19,1-0,16-0, b) c) Verifica-se que todas as amassaduras apresentam um diâmetro final dentro dos valores aceitáveis (entre 600 e 720mm), o que demonstra que todos estes betões possuem uma boa capacidade de deformação. À excepção dos betões 12,7-0,16-0,34 e 19,1-0,16-0,32, que são muito cascalhudos e o último exibe alguma segregação, todos os outros se apresentam sem segregação ou exsudação, como se exemplifica na figura 5-9. Ensaio de Slump Flow Diâmetro Final [mm] ,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 Betões com Dmáx. =12,7mm 12,7-0,16-0,34 Figura 5-10 Ensaio de Slump Flow para betões com Dmáx. = 12,7mm Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-19

56 Resultados e análise de resultados Ensaio de Slump Flow Diâmetro Final [mm] ,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 Betões com Dmáx = 19,1mm 19,1-0,16-0,32 Figura 5-11 Ensaio de Slump Flow para betões com Dmáx. = 19,1mm Por análise das figuras 5-10 e 5-11, atesta-se que, para a mesma quantidade de pó, o diâmetro final aumenta com a quantidade de agregados grossos presentes na mistura, e que, para a mesma quantidade de agregados grossos, o diâmetro final aumenta com a diminuição da quantidade de pó, excepção feita ao betão 12,7-0,16-0,34. Na figura 5-12 está representada a relação entre a razão volumétrica Grossos/Pó e o diâmetro final obtido no Slump Flow. Quando se trata de betões com máxima dimensão dos agregados de 19,1mm o Slump Flow aumenta com o incremento da razão volumétrica Grossos/Pó. Esse incremento é superior quando se trata de betões com máxima dimensão do agregado 12,7mm, no entanto, existe um valor máximo para a razão volumétrica Grossos/Pó, compreendido entre 1,88 e 2,13, a partir da qual o Slump Flow diminui. Na figura 5-13 está representada a relação entre o volume da pasta e o diâmetro final obtido no ensaio Slump Flow. Nos betões com máxima dimensão dos agregados de 19,1mm o Slump Flow diminui com o aumento de pasta presente no betão, o que se Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-20

57 Resultados e análise de resultados justifica pelo facto de o aumento relativo de pó, conduzir a um aumento de pasta, que por sua vez vai conferir uma maior coesão à mistura, diminuindo a fluidez, e como consequência, os resultados do Slump Flow são menores Slump Flow [mm] ,40 1,60 1,80 2,00 2,20 Grossos/Pó [m 3 /m 3 ] Dmáx=12.7mm Dmáx=19.1mm Figura 5-12 Relação entre a razão volumétrica Grossos/Pó e o Slump Flow Slump Flow [mm] ,380 0,385 0,390 0,395 0,400 0,405 0,410 0,415 0,420 Volume da Pasta [m3] Dmáx=12.7mm Dmáx=19.1mm Figura 5-13 Relação entre o volume da pasta e o Slump Flow Para os betões de máxima dimensão dos agregados 12,7mm existe um acréscimo no valor do Slump Flow quando se passa de um volume de pasta de 0,384m 3 para Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-21

58 Resultados e análise de resultados 0,390m 3. Este facto pode justificar-se pela circunstância de se utilizar um agregado mais fino e por isso com uma superfície específica maior, quando comparada com a superfície do agregado de máxima dimensão 19,1mm, e por isso necessitar de maior volume de pasta para lubrificar as partículas grossas e facilitar o fluxo. Observa-se de seguida um ligeiro decréscimo do Slump Flow com o aumento do volume de pasta até 0,410m 3, valor a partir do qual existe claramente uma queda de Slump Flow, o que se explica pelo aumento de coesão da mistura com o aumento do volume da pasta L Box Como se referiu anteriormente os resultados do ensaio de L Box, permitem validar e complementar os resultados obtidos no Slump Flow, no sentido de avaliar a autocompactação. O ensaio L Box foi realizado de acordo com o definido no capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados. Na tabela 5-18 apresentam-se os resultados obtidos no L Box e a sua representação gráfica está patente nas figuras 5-14 e Tabela Resultados obtidos no ensaio de L Box ( a) Sem segregação ou agregação; b) Muito cascalhudo; c) Com segregação e bloqueio na zona da armadura ) Amassadura L-Box T 50cm [s] T total [s] H 1 [mm] H 2 [mm] H 2 /H 1 [%] 600-H 1 [mm] Observações 12,7-0,19-0,30 1,5 8, a) 12,7-0,19-0, a) 12,7-0,16-0, a) 12,7-0,16-0, b) 19,1-0,19-0,30 1, a) 19,1-0,19-0, , a) 19,1-0,16-0,30 1, a) 19,1-0,16-0,32 1, b) c) Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-22

59 Resultados e análise de resultados Ensaio L Box H2/H1 [%] H1 [mm] 12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34 Betões com Dmáx. = 12,7mm H2/H1 [%] 600-H1 [mm] Figura 5-14 Ensaio de L Box para betões com Dmáx. = 12,7mm Ensaio L Box H2/H1 [%] H1 [mm] 19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32 Betões com Dmáx. = 19,1mm H2/H1 [%] 600-H1 [mm] Figura 5-15 Ensaio de L Box para betões com Dmáx. = 19,1mm Excepção feita ao betão 12,7-0,16-0,34 todos verificam os dois critérios indicados, isto é, H 2 /H 1 superior a 60% e a diferença 600-H 1 superior a 490mm, no entanto o betão 19,1-0,16-0,32 apresenta segregação e agregação, conduzindo ao bloqueio na zona das armaduras, como está patente na figura Tendo em conta que se verificou uma situação semelhante no ensaio de Slump Flow, considera-se que: a realização de betões auto-compactáveis, com volume absoluto de Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-23

60 Resultados e análise de resultados agregados grossos superior a 0,30m 3, só é possível com volumes absolutos de pó superiores a 0,16m 3 ; estes dois betões não são considerados auto-compactáveis. Figura 5-16 Bloqueio na zona das armaduras patente no betão 19,1-0,16-0, Volume de vazios do betão fresco O procedimento utilizado na realização deste ensaio está descrito no capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados. Os resultados obtidos na determinação do volume de vazios presentes num m 3 de betão fresco são os apresentados na tabela 5-19 e figuras 5-17 e Tabela 5-19 Resultados da determinação do volume de vazios Betão v v [l/m 3 ] 12,7-0,19-0, ,7-0,19-0, ,7-0,16-0, ,7-0,16-0, ,1-0,19-0, ,1-0,19-0, ,1-0,16-0, ,1-0,16-0,32 11 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-24

61 Resultados e análise de resultados Volume de vazios [l/m3] ,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 Betões com Dmáx. = 12,7mm 12,7-0,16-0,34 Figura 5-17 Betão vs. Volume de vazios para betões com Dmáx. = 12,7mm Volume de vazios [l/m3] ,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 Betões com Dmáx. = 19,1mm 19,1-0,16-0,32 Figura 5-18 Betão vs. Volume de vazios para betões com Dmáx. = 19,1mm Com a determinação do volume de vazios, pode-se avaliar duas coisas distintas. A resistência, uma vez que será tanto maior quanto menor for o volume de vazios, considerando a razão água/ligante constante. Este facto está patente na expressão de Feret (3-3). Em termos de durabilidade, o volume de vazios pode ser um indicador, no entanto, não se deve esquecer que estes betões utilizam uma grande quantidade de água e que esta pode ser superior à necessária para a hidratação. E que se isso Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-25

62 Resultados e análise de resultados acontecer o excesso vai evaporar e deixar vazios no seu lugar. Os volumes de vazios obtidos são bastante baixos, quando comparados com os preconizados por Okamura (40 a 70 l/m 3 ), pela JSCE (45 l/m 3 ) ou mesmo se comparados com os indicados na norma 613 do ACI (25 e 20 l/m 3 para máxima dimensão dos agregados 12,7 e 19,1mm, respectivamente). Isto deve-se, provavelmente, à utilização de cinzas volantes e à qualidade dos agregados usados. 5.3 Ensaios com betão endurecido Resistência à compressão Os ensaios de resistência à compressão foram realizados conforme descrito no capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão realizados sobre provetes cúbicos de 10cm de aresta são os apresentados nas tabelas 5-20, 5-21 e Tabela 5-20 Resistências à compressão obtidas em betões com máxima dimensão de agregados 12,7mm (Rc resistência à compressão; Rcm resistência à compressão média) Idade [dias] ,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34 Rc [MPa] Rcm [MPa] Rc [MPa] Rcm [MPa] Rc [MPa] Rcm [MPa] Rc [MPa] 31,0 30,0 22,5 20,3 32,2 30,6 22,1 33,3 31,1 21,6 21,8 38,9 39,2 27,9 27,6 39,3 38,4 27,2 39,6 37,5 26,5 27,9 43,8 45,1 31,2 31,4 44,1 46,0 30,7 44,3 46,8 30,2 30,8 48,8 48,7 33,5 37,7 49,5 50,6 34,5 50,1 52,5 35,4 38,0 55,20 64,10 42,60 45,10 56,3 60,8 41,8 57,40 57,50 40,90 45,30 valores obtidos com 4 dias Rcm [MPa] 21,1 27,8 31,1 37,9 45,2 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-26

63 Resultados e análise de resultados Tabela Resistências à compressão obtidas em betões com máxima dimensão de agregados 19,1mm (Rc resistência à compressão; Rcm resistência à compressão média) Idade [dias] ,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32 Rc [MPa] Rcm [MPa] Rc [MPa] Rcm [MPa] Rc [MPa] Rcm [MPa] Rc [MPa] 29,7 27,0 22,4 22,3 29,0 27,5 22,7 28,3 27,9 23,0 21,1 39,7 38,4 31,1 28,2 38,9 38,3 30,4 38,0 38,2 29,6 26,8 43,5 41,6 35,9 33,0 44,2 42,5 36,4 44,8 43,4 36,9 34,9 54,5 51,8 36,3 37,7 53,9 50,2 37,2 53,3 48,5 38,0 40,4 59,2 60,1 54,6 58,4 44,8 44,3 43,1 60,9 62,2 43,8 45,7 Rcm [MPa] 21,7 27,5 34,0 39,1 44,4 valores obtidos com 4 dias Tabela 5-22 Resistências à compressão obtidas com o BNS3 (Rc resistência à compressão; Rcm resistência à compressão média) Idade [dias] Rc [MPa] 45,6 44,2 55,1 56,3 60,4 56,1 71,8 67,4 BNS3 Rcm [MPa] 44,9 55,7 58,3 69,6 Nas figuras 5-19 e 5-20 apresenta-se a representação das resistências à compressão médias em função da idade. Pode-se verificar que a resistência à compressão média aumenta com o tempo, com um desenvolvimento conforme esperado. Observando as figuras 5-19 e 5-20 verifica-se que os betões que contêm mais ligante, possuem resistências superiores aos outros, e que estas diferenças se acentuam com o tempo. Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-27

64 Resultados e análise de resultados A figura 5-19 permite atestar que para betões com máxima dimensão de agregado 12,7mm e independentemente da quantidade de pó, o aumento da quantidade de agregados grossos conduz a resistências à compressão ligeiramente menores em idades jovens, mas que a partir dos 14 dias de idade a tendência se inverte. Rcm [MPa] 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Idade [dias] 12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34 Figura 5-19 Resistência à compressão média em função da idade para betões com Dmáx. = 12,7mm Rcm [MPa] 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Idade [dias] 19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32 Figura 5-20 Resistência à compressão média em função da idade para betões com Dmáx. = 19,1mm Na figura 5-20 verifica-se que para betões com máxima dimensão de agregado Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-28

65 Resultados e análise de resultados 19,1mm e 0,19m 3 de pó, o aumento da quantidade de agregados grossos conduz a resistências à compressão menores, para qualquer idade. Betões com quantidades de pó de 0,16m 3, em idades jovens, tem resistências à compressão maiores quando possuem uma pequena quantidade de grossos, mas a partir dos 28 dias de idade a tendência inverte-se. Para se determinar o intervalo de confiança de 95%, da média, pode-se recorrer à distribuição de t-student, pois o número de amostras é menor do que 30: _ X n _ s s t α. < µ < X n + t α. ( 5-1 ) 1 n 1 n,n 2,n 2 Sendo: _ X n a média da amostra; t α a variável de t-student, dependente do número,n 1 2 de graus de liberdade (n) e da confiança estatística (1-α); s o desvio padrão da amostra. As resistências à compressão, dos betões realizados, apresentam desvios padrões que variam entre 0,14MPa, para o betão 12,7-0,16-0,34 aos 56 dias e 5,37MPa, para o betão 19,1-0,19-0,32 aos 56 dias. Substituindo, na expressão 5-1, os valores para obter o intervalo de confiança de 95%, obtém-se: _ X n _ 0,14 12,706. < µ < X 2 n 0, , _ X n 1,26 < µ < X _ n + 1,26, para o desvio padrão mínimo, e _ X n _ 5,37 5,37 12,706. < µ < X n + 12,706. X n 48,25 < µ < X n + 48,25 para o 2 2 desvio padrão máximo. Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-29

66 Resultados e análise de resultados Significa isto que o valor das médias, com 95% de confiança estatística, das resistência à compressão apresentadas para cada um dos betões e idades, podem variar de ±1,26MPa a ±48,25MPa. Tendo em atenção que as diferenças de resistências médias apresentadas, para betões com o mesmo volume de pó, são muito próximas, independentemente do volume e da máxima dimensão dos agregados, os valores obtidos são influenciados pela dispersão dos resultados deste tipo de ensaio. Este erro é tanto mais significativo quanto menor for o número de amostras, e neste estudo apenas se usaram 2 amostras. Para estimar a resistência máxima, à compressão, que os betões conseguem alcançar utilizou-se a expressão proposta por Jalali [Jalali et al., 1997]: n [ 1 exp( k t )] R i = R máx i ( 5-2 ) Sendo: R i a resistência média do betão na idade t i ; R máx a resistência máxima do betão; k e n parâmetros de ajuste que dependem da morfologia dos produtos de hidratação e condições de cura. Uma vez que a expressão faz depender a resistência da resistência máxima, então parece razoável que se agrupem os betões com 0,16m 3 de pó num grupo e os betões com 0,19m 3 de pó noutro, uma vez que as resistências máximas a atingir serão diferentes. Fazendo o ajuste destes dois grupos de dados com recurso ao método dos mínimos quadrados através de um programa de regressão não linear, obtêm-se os valores apresentados na tabela Na figura 5-21 apresenta-se a representação gráfica do ajuste dos dados à expressão proposta por Jalali. Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-30

67 Resultados e análise de resultados Tabela 5-23 Resultados do ajuste dos dados à expressão proposta por Jalali Betão c/ 0,16m 3 de pó c/ 0,19m 3 de pó R máx 59,7 73,3 K 0,302 0,333 N 0,364 0,391 Σe 2 57,8 46,0 É interessante referir que a resistência à compressão dos betões com 0,16 e 0,19m 3 de pó consegue ser explicada, independentemente da máxima dimensão dos agregados e volume de agregados grossos. O que indica que quantidade de pó é determinante na resistência à compressão destes betões Ri [MPa] Idade [dias] --- 0,16m 3 de pó --- 0,19m 3 de pó Figura 5-21 Ajuste dos dados à curva proposta por Jalali Homogeneidade e acabamento das superfície Alguns dos provetes obtidos foram fotografados por forma a se poder observar o aspecto macroscópico do betão. Nas figura 5-21 a 5-24 apresentam-se fotografias dos 8 betões realizados. Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-31

68 Resultados e análise de resultados Figura 5-22 Fotografias dos betões 12,7-0,19-0,30 e 12,7-0,19-0,34 com a idade de 28 dias Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-32

69 Resultados e análise de resultados Figura 5-23 Fotografias dos betões 12,7-0,16-0,30 e 12,7-0,16-0,34 com a idade de 28 dias Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-33

70 Resultados e análise de resultados Figura 5-24 Fotografias dos betões 19,1-0,19-0,30 e 19,1-0,19-0,32 com a idade de 28 dias Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-34

71 Resultados e análise de resultados Figura 5-25 Fotografias dos betões 19,1-0,16-0,30 e 19,1-0,16-0,32 com a idade de 28 dias Da análise das superfícies dos cubos ressalta o seguinte: as superfícies dos provetes, em contacto com a cofragem, apresentam-se lisas e com excelente acabamento, praticamente sem poros visíveis. A análise da superfície de rotura indica que a Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-35

72 Resultados e análise de resultados distribuição dos agregados é uniforme, não apresentando sinais de segregação. A rotura dos cubos ocorreu da forma habitualmente observada para cubos de betão normal. O betão 12,7-0,16-0,34, apesar de ter apresentado alguma segregação durante a realização do Slump Flow e da L Box, não apresenta o mesmo na imagem. Enquanto na imagem do betão 19,1-0,16-0,32 pode-se ver alguma agregação dos agregados grossos. Com a intenção de comparar o aspecto final da superfície em contacto com a cofragem do betão normal (BNS3) com o do betão auto-compactável realizaram-se duas fotografias que se apresentam nas figuras 5-26 e Donde se verifica que o aspecto da superfície em contacto com a cofragem é bastante mais homogéneo no betão auto-compactável do que no betão normal. BNS3 BAC Figura 5-26 Superfície de contacto com a cofragem do BNS3 e do BAC 19,1-0,19-0,32 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-36

73 Resultados e análise de resultados BNS3 BAC Figura 5-27 Superfície de contacto com a cofragem do BNS3 e do BAC 19,1-0,19-0,30 Verifica-se que o tamanho das bolhas de ar que ficam ocluídas entre a cofragem e a massa de betão é muito maior no betão normal do que no betão auto-compactável Interface pasta/material granular Depois de ensaiados à compressão, os provetes de betão apresentaram em alguns casos o destacamento de agregados grossos. Este destacamento dos agregados grossos deixa perfeitamente visível a interface entre a pasta e o material granular. Desta forma, a comparação qualitativa, do aspecto desta interface entre o BAC e o BNS3 pode realizar-se. Neste sentido realizaram-se fotografias e analisaram-se as imagens que põe em destaque este aspecto. Apresentam-se nas figuras 5-28 e 5-29 o aspecto da interface entre a pasta ligante e o material granular do BAC e nas figuras 5-30 e 5-31 o mesmo Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-37

74 Resultados e análise de resultados aspecto do BNS3. Todas as fotografias têm a mesma escala. Figura 5-28 Interface entre a pasta e o material granular no BAC 12,7-0,19-0,30 Figura 5-29 Interface entre a pasta e o material granular no BAC 19,1-0,19-0,32 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-38

75 Resultados e análise de resultados Figura 5-30 Interface entre a pasta e o material granular no BNS3 Figura 5-31 Interface entre a pasta e o material granular no BNS3 Betão auto-compactável Metodologia de composição 5-39