EFEITOS DOS PROCEDIMENTOS DE CURA NO COMPORTAMENTO DO CONCRETO: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E PERDA DE MASSA

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1 EFEITOS DOS PROCEDIMENTOS DE CURA NO COMPORTAMENTO DO CONCRETO: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E PERDA DE MASSA Mestranda Uaçai Vaz Lorenzetti (uacai@cefetsc.rct-sc.br) Prof. Dr. Márcio Celso Fredel (fredel@materiais.ufsc.br) Curso de Eng. e Ciência dos Materiais Depto EMC Prof. Dr. Philippe Gleize (ecv1phg@ecv.ufsc.br) Núcleo de Pesquisa em Construção Depto de Eng. Civil UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA RESUMO É necessário manter uma umidade suficiente durante a hidratação do cimento para que as propriedades desejadas do concreto sejam atingidas. Se por falta de água a hidratação do cimento diminui ou pára, a evolução das características mecânicas do concreto cessam e/ou ficam inadequadas. A proposta deste trabalho é determinar a resistência à compressão e a perda de massa do concreto, aos 28 dias, quando submetido à diferentes procedimentos de cura: por imersão em água e por confinamento com plástico adesivo (como se estivessem nas próprias formas de moldagem com auto-dessecação) em diferentes intervalos (1, 3, 7 e 28 dias) de cura. As dosagens foram realizadas com dois tipos de cimento Portland: o comum com adições (CP I - S 32) e o composto com pozolana (CP II - Z 32), nas proporções de 300, 350 e 400 kg/m 3. Os resultados indicam que a contribuição da cura para a resistência à compressão e perda de massa no cimento tipo CP I S 32 é mais importante nas primeiras idades até o terceiro dia de auto-dessecação, e até o sétimo dia de imersão, apenas para as dosagens menos ricas em cimento (300 kg/m³). Porém, para o cimento CP II - Z 32, registrouse mudanças significativas até o sétimo dia para ambos procedimentos de cura. Confirmou-se, também, que a influência da cura no concreto depende muito da dosagem em cimento. INTRODUÇÃO A resistência mecânica do concreto tem sido o parâmetro de principal interesse dos projetistas de estruturas de concreto. Sendo assim, é relevante considerar que a resistência aparece sempre como um indicador da durabilidade. Porém, o crescimento e o custo de reposição das estruturas degradadas, está forçando os engenheiros a tomarem consciência dos aspectos do desempenho do concreto em função do tempo de uso [ OLIVEIRA 1995]. As características do concreto certamente dependem da natureza e das proporções dos constituintes mas, também, das condições de conservação durante o endurecimento,

2 principalmente nas primeiras idades, pois determinam o desenvolvimento de hidratação. A cura, denominação dada aos procedimentos aos quais se recorre para promover uma boa hidratação do cimento e que consiste em controlar a temperatura e a variação de umidade do concreto, tem como objetivo manter o concreto saturado até que os capilares da pasta de cimento, inicialmente preenchidas com água, tenham sido preenchidos adequadamente pelos produtos da hidratação. Na prática das obras, quase sempre a cura do concreto é interrompida bem antes que tenha ocorrido a máxima hidratação possível. (NEVILLE 1997). As condições de hidratação do concreto para efetuar a cura, realmente praticadas, não ultrapassam um dia, consistindo basicamente em molhar a parte superior das lajes. Para os demais componentes estruturais como vigas e pilares, a cura se limita ao tempo de permanência nas formas. [LEVY e HELENE 1996]. Por outro lado, a classe de resistência à compressão do concreto é determinada a partir do ensaio de rompimento de corpos de prova conservados continuamente dentro da água, até o momento que o teste se efetue, aos 28 dias [DIAFAT 1996]. Estudos têm demonstrado, através de vários traços de uso bastante comuns, que a perda do desempenho do concreto, em função de uma conservação inadequada, é compensada pelo acréscimo de cimento, o que logicamente contribui para o desperdício, onerando os custos [BALAYSSAC et al 1997]. De fato, logo após a retirada das formas, por causa da sua microestrutura, o concreto é muito vulnerável. Colocado num ambiente propício à dessecação, ele perde rapidamente sua água livre. Este fenômeno pode prejudicar e até interromper o desenvolvimento das reações de hidratação do cimento, perto das faces expostas, ao nível das superfícies externas, numa zona de espessura tal, que pode ser comparada à camada de cobrimento das armaduras. Nestas zonas, a estrutura torna-se pouco resistente e porosa. Pergunta-se então, como evoluirá a hidratação do cimento para elementos submetidos a condições de dessecação precoces, e quais seriam as conseqüências mecânicas e microestruturais no concreto endurecido. No processo de secagem ou de dessecação dentro de certas condições, não somente a água excedente, necessária à trabalhabilidade da mistura vai evaporar, mas também, uma parte da água necessária à hidratação do ligante (cimento). A secagem natural do concreto tem pois, conseqüências importantes sobre o comportamento mecânico das estruturas e sobre sua durabilidade, donde vem o interesse de um amadurecimento higrométrico controlado nas idades mais recentes [ BALAYSSAC et al 1997].

3 Estudos recentes não têm sido conclusivos quanto às diferentes formas de cura, mas a de imersão em água demonstra dar mais impermeabilidade ao concreto do que qualquer outra [NOLAN et al 1997]. A cura influencia as demais propriedades do concreto, como: (i) a resistência mecânica; (ii) a durabilidade; (iii) a permeabilidade; (iv) a porosidade; (v) a densidade e; (vi) a resistência ao desgaste, entre outras. Consequentemente, uma cura adequada tem um efeito imediato na aquisição das características mecânicas do concreto. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Foram realizadas seis formulações na dosagem do concreto em relação ao cimento, sendo: (i) três variações nas quantidades (300, 350 e 350 kg/m 3 ) e; (ii) dois tipos (CP I S 32 e CP II Z 32). A resistência à compressão foi medida ao final de 28 dias para períodos de 1, 3, 7, 28 dias de cura e, para verificar a perda de massa, os corpos de prova foram pesados no descimbramento e, então, medidas periódicas foram realizadas até a data de rompimento. Para a resistência característica do concreto (f ck ) foi almejado entre 15 MPa e 35 MPa, onde o desvio padrão (S d ) adotado foi de 4,0 MPa. A dimensão máxima (D máx ) do agregado graúdo empregado foi de 19 mm, proveniente da jazida de Biguaçu/SC (granito cinza rosado). A areia foi classificada como média (zona 3) [NBR 7211] e [NBR 7217]. O teste da consistência, através do abatimento na forma tronco-cônica (slump test) [NBR NM 67], adotado foi mm. Os corpos de prova foram moldados no formato cilíndrico de 10 x 20 cm, sendo três para cada idade de cura. O método de dosagem utilizado foi o método cubano [O REILLY 1998] por se adequar ao objetivo da pesquisa, isto é, obter o melhor empacotamento levando em conta a forma dos agregados empregados. Dessa maneira, tem-se um concreto não somente com a resistência desejada, mas também, com maior densidade e menor índice de vazios. A cura úmida foi efetuada em água saturada de cal. Para a auto-dessecação utilizou-se recobrimento com filme de PVC adesivo transparente. Após cada período de cura os corpos de prova eram deixados ao ar até a data de rompimento, aos 28 dias, que foi realizado em Máquina Universal de Ensaios Eletrônica [NBR 6156], com as faces de aplicação de carga (topos inferior e superior) rematadas com enxofre [NBR 5739]. RESULTADOS E ANÁLISES A figura 1 mostra a evolução da resistência à compressão do concreto, aos 28 dias,

4 dosado com 300, 350 e 400 kg/m³ de CP II Z 32 para diferentes durações de cura por imersão (3, 7 e 28 dias) e, na Figura 2, se constata evolução semelhante para o CP I S 32 quando submetido às mesmas condições. Resistência à compressão (MPa kg/m3 350 kg/m3 400 kg/m3 20 Tempo de cura por imersão (dias) Figura 1. Variação da resistência, aos 28 dias, em função do tempo de cura por imersão do CP II Z kg/m³ 350 kg/m³ 400 kg/m³ Resistência à compressão (MPa) Tempo de cura por imersão (dias) Figura 2. Variação da resistência, aos 28 dias, em função do tempo de cura por imersão do CP I S 32. A resistência, aos 28 dias, permite definir a classe do concreto quando é medida em corpos de prova conservados continuamente dentro da água à 20 º C, com a duração da cura até essa idade. Para a cura de 3 e 7 dias, a resistência aos 28 dias, se obtem com

5 corpos de prova que ficam na água durante esse tempo de cura e são, então, conservados ao ar até a idade de 28 dias. Conforme o esperado e relatado na literatura [BALAYSSAC et al 1997] pode-se constatar que quanto mais o concreto permanece dentro da água maior é a sua resistência no transcorrer do tempo. O fato da resistência aos 28 dias, após os 28 dias de cura por imersão, ser menor do que a resistência após 3 e 7 dias de imersão, conforme Figura 1 e 2, é atribuído a presença de água em excesso nos poros capilares no momento do ensaio. Porém, é visivelmente eficaz, para a resistência, o prolongamento da cura por imersão de 3 para 7 dias, principalmente do CP II Z 32. Devido ao efeito pozolânico, as reações de hidratação ocorrem posteriormente, com acréscimos de até aproximadamente 10 %. Entretanto, para o CP I S 32 o maior ganho está na dosagem menos ricas em cimento (300 kg/m³). Isto é devido à porosidade da superfície do concreto. Pois, para menor dosagem em cimento maior é a porosidade capilar superficial [DIAFAT 1996]. Dessa maneira, é mais fácil a evaporação da água livre, se o concreto é retirado da cura por imersão, nas primeiras idades. Consequentemente, o prolongamento no tempo de imersão, por exemplo, de 3 para 7 dias, será mais eficiente do que para as dosagens mais ricas (Figura 2). Pode ser observado também que, obtêm-se resistências equiparáveis de uma dosagem em CP I S de 300 kg/m³ (Figura 2) e 350 kg/m³ de CP II Z (Figura 1); isto é, 50 kg/m³ a mais de ligante. Com as Figuras 3 e 4 demonstra-se a evolução da resistência, aos 28 dias, para o CP I S 32 e o CP II Z 32, respectivamente, quando os corpos de prova são mantidos selados por 1, 3, 7 e 28 dias. Verificou-se na cura selada para o CP I S 32 (Figura 3) que houve ganhos significativos de até 24 % (400 kg/m³) e 8 % (300 kg/m³) para os corpos de prova selados até 3 dias. Períodos mais prolongados pouco acrescentaram à sua resistência, devido ao fato que, apesar da proteção, boa parte da água livre já evaporou, como pode ser visualizado (Figura 6), através de medidas de perda de massa em função do tempo. No entanto, um prolongamento no tempo de permanência no selo é mais eficiente para dosagens menos ricas em cimento. Para o CP II- Z (Figura 4), os ganhos em 3 dias foram de até 14 % (400 kg/m³) e 10 % (300 kg/m³), devido ao menor poder de retenção de água (Figura 7), porém, a cura com selo prolongada até 7 dias, resultou em acréscimo de até 20 % (400 kg/m³) e 14 % (300 kg/m³), devido ao efeito pozolânico.

6 Resistência à compressão (MPa) kg/m³ 350 kg/m³ 400 kg/m³ Tempo de secagem nos moldes (dias) Figura 3. Variação da resistência, aos 28 dias, em função do tempo selado do CP I S kg/m3 350 kg/m3 400 kg/m3 Resistência à compressão (MPa) Tempo de secagem nos moldes (dias) Figura 4. Variação da resistência, aos 28 dias, em função do tempo selado do CP II Z 32. É possível, também, avaliar diferenças significativas entre as resistências à compressão de amostras de concreto curadas por imersão e seladas. A Figuras 5 demonstra os resultados comparativos, cura selada e por imersão, para o CP I- S 32. Pode ser notado que a cura por imersão é sempre mais eficiente do que a cura

7 selada; obtem-se, por exemplo, resistências similares para um concreto dosado com 350 kg/m³ de cimento curado por imersão e, um de 400 kg/m3 com cura selada. Resistência à compressão (MPa) cura selada cura imersão Tempo de curas selada e em imersão (dias) Figura 5. Variação da resistência, aos 28 dias, em função do tempo de imersão e com permanência no selo do CP I S 32. 2,5 M / M (%) 300 kg/m³ 350 kg/m³ 400 kg/m³ 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Tempo de secagem nos moldes (dias) Figura 6. Variação da massa, aos 28 dias, em função do tempo com selo do CP I S 32.

8 A análise comparativa das curvas de variação da massa com o tempo, no caso dos cimentos, observadas na Figura 6 e na Figura 7, mostram que os cimentos compostos (CP II Z), têm menor capacidade de retenção de água livre que o cimento com menor quantidade de adições (CP I S), inspirando, por isso, mais cuidados no seu uso. 4,0 3,5 M / M (%) 300 kg/m3 350 kg/m3 400 kg/m3 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Tempo de secagem nos moldes (dias) Figura 7. Variação da massa, aos 28 dias, em função tempo com selo do CP II Z 32. CONCLUSÃO As principais conclusões sobre as contribuições das curas, úmida e selada, para a resistência à compressão em cimento Portland com adições (CP I S 32) e compostos (CP II Z) podem ser resumidas nos seguintes destaques: 1. a contribuição da cura por imersão é maior quando as dosagens em cimento são reduzidas; 2. a maior contribuição da cura por imersão é nas primeiras idades, diminuindo nas idades mais avançadas para o CP I S 32; 3. a contribuição da cura selada é menor que a da cura por imersão, havendo uma tendência para a redução de sua contribuição após 7 dias; 4. a influência da cura selada é mais apreciável para o cimento CP II Z 32; 5. a resistência em função da cura está correlacionada com a gradativa perda de massa; Considerando os resultado obtidos, maior contribuição pode ser dada, correlacionando cura e resistência, para outras idades. Podendo ser analisado e envolvido outros parâmetros, tais como; a durabilidade e o desempenho. Procedimentos já em elaboração de nossa pesquisa.

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BALAYSSAC J.P., DETRICHE C.H., DIAFAT N. (1997). Influence de la durée d une cure humide sur les caractéristique mécaniques de bétons d usage courant. Materials and Structures/Matériaux et construction, Vol. 30, DIAFAT N. (1996). Étude de règles de compensation entre durée de cure et dosage en ciment. Tese de Doutorado, Institut National des Sciences Appliquées, Toulouse, França. LEVY S., HELENE P. (1996). Cura : como quando e por quê. Téchne - Revista de Tecnologia da Construção, n o 20, Editora Pini, São Paulo, NEVILLE A.M. (1997). Propriedades do concreto, 2 a Edição, São Paulo, Pini. NOLAN É., ALI M. A., BASHEER P. A. M., MARSH B. K. (1997). Testing the effectiveness of commonly-used site curing regimes. Materials and Structures/Matériaux et construction, Vol. 30, OLIVEIRA L.A.P. (1995). Durabilidade do concreto : considerações sobre métodos de dosagem. III Congreso Ibero Americano de Patologia da la Construccion CON. PAT 95, oct 17 20, Havana Cuba. O REILLY V.A. (1998). Método de dosagem de concreto de elevado desempenho, 1 a Edição, São Paulo, Pini. PRATT P.L. (1988). Physical methods for studying microstructure. Materials and Structure, 21, NBR 7217 (1987) Agregados - determinação da composição granulométrica. NBR 7211 (1983) Agregados para concreto. NBR 9479 (1994) - Câmara úmida e tanques para cura de corpos de prova de argamassa e concreto - especificações. NBR 5739 (1994) - Concreto Ensaios de compressão de corpos de prova cilíndricos. NBR 5738 (1994) - Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. NBR NM 67 (1998) - Concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. NBR 6156 (1983) - Máquina de ensaio de tração e compressão - verificação - método de ensaio.