ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE NA QUALIDADE DO CONCRETO

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1 ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE NA QUALIDADE DO CONCRETO Anderson Laursen 1 Benaia Henrique de Oliveira Cavalcanti 2 Lucas Amaral Batista Tenório 3 Lucas de Alcântara Alves 4 Mariana Vasconcelos Ramos 5 Resumo A água tem grande importância na fabricação do concreto, pois é com ela que o cimento reage formando a pasta que envolve os agregados. A relação entre o peso da água e do cimento, conhecida como fator água/cimento, influencia de forma significativa a resistência do concreto,e a durabilidade da peça concretada, tendo em vista que o excesso de água na mistura, migra para a superfície do concreto deixando vazios.uma alternativa é uso de aditivos que confiram ao concreto uma boa trabalhabilidade e resistência com um menor fator água/cimento. Este trabalho tem por objetivo a avaliação da influência da adição de superplastificantes no desempenho dos concretos, feita através da confecção de corpos de prova e ensaios laboratoriais. Os concretos confeccionados foram submetidos a ensaios como o de abatimento de tronco de cone e ar incorporado,em seu estado fresco, e de Resistência a compressão e tração diametral em seu estado endurecido, conforme previsto em norma. Depois de obtidos os resultados dos ensaios foi realizada análise da trabalhabilidade e resistência dos concretos em detrimento da variação da quantidade de aditivo em relação a dosagem do traço. Palavras-chave: Água. Aditivo. Desempenho. Concreto 1.Introdução 1 Engenheiro de materiais Universidade Federal de Campina Grande. Mestre em engenharia de materiais pela Universidade Federal de Campina Grande. Professor Associado ao Depto. de Engenharia Civil da Unifavip. alaursen@unifavip.edu.br 2 Acadêmico do curso de Bacharelado em Engenharia Civil UNIFAVIP/DeVry. bbeennaaiia95@hotmail.com 3 Acadêmico do curso de Bacharelado em Engenharia Civil UNIFAVIP/DeVry. lucasamaral.bt@hotmail.com 4 Acadêmico do curso de Bacharelado em Engenharia Civil UNIFAVIP/Devry. lucas.alcantara03@hotmail.com. 5 Acadêmico do curso de Bacharelado em Engenharia Civil UNIFAVIP/DeVry. mariana_v.ramos@hotmail.com 1

2 O concreto conhecido na atualidade, utilizado para a construção dos mais diversos tipos de estrutura é fruto do trabalho de inúmeros homens, que por muitos anos observaram a natureza e buscaram aperfeiçoar materiais, técnicas, teorias e formas estruturais. Essas evoluções foram verificadas tanto nos materiais de construção utilizados na confecção do concreto quanto nas tecnologias de produção e controle tecnológico do mesmo. Neste artigo será tratado desde seu estado fresco até a análise de sua resistência a dois tipos de esforços, detalhando e fazendo analises comparativas de pesquisas feitas durante o processo cientifico, classificando cada resultado obtido e buscando a melhor dosagem do concreto. Sabe-se que a busca de informações feitas em relação ao tema abordado teve estudo feito nos livros referenciados ao longo do trabalho, além da elaboração de traços no decorrer do tempo, buscando obter informações plausível para engradecer o projeto científico referente ao tema de influência da variação dos agregados no concreto com uso de aditivo superplastificante. Com análises feitas e expostas ponto a ponto as características do concreto com o aditivo superplastificantes podemos fazer os comparativos em relação aos vários traços elaborados, buscando o que melhor se adequa de acordo com a necessidade, levando em conta que deve-se obter um traço com boa resistência e uma boa trabalhabilidade. Estudo elaborado no Centro Universitário Vale do Ipojuca, buscando resultados engrandecedores para o seguinte tema, que no decorrer do projeto que teve uma suma importância para o aprendizado. 2. Materiais O concreto é um material composto e suas propriedades dependem da proporção e propriedades de seus componentes, além da interação entre os mesmos (Neville, 1997). É sabido que para fabricação do concreto é necessário a utilização de água, cimento Portland e agregados graúdo e miúdo. Podendo ainda ser feito o uso de aditivos na intenção de melhorar as propriedades apresentadas por ele. É conhecida por dosagem ou traço a proporção entre todos os materiais que fazem parte do concreto, sendo possível obter concretos com características especiais, ao acrescentarmos à mistura adições. É necessário que cada material a ser utilizado na dosagem seja analisado previamente em laboratório, conforme normas, a fim de verificar a qualidade e para se obter os dados necessários à elaboração do traço, como por exemplo, massa específica, granulometria, etc. 2

3 Para este estudo os materiais utilizados foram : 2.1 Cimento Portland O cimento Elizabeth utilizado caracterizado por CP II Z 32 que é composto de 6% a 14% de pozolana, é indicado para obras em ambientes agressivos, além de obras marítimas. É recomendado para estruturas de concreto, fundações, estacas, galerias subterrâneas, argamassas de assentamento e revestimento, concreto magro para passeios e revestimento. É parametrizado conforme NBR Água A quantidade de água usada na fabricação do concreto influi diretamente em sua qualidade, pois quanto maior a relação água/cimento, menor a resistência do concreto. Por tais motivos é necessário tomar cuidado na dosagem, fazendo a determinação da umidade natural contida na areia ou fazer ajuste experimental até a obtenção da quantidade de água ideal para o traço. 2.3 Aditivo Superplastificante BAUER (2000a) define como aditivo: [...]produto não indispensável à composição e finalidade do concreto, que se colocado no concreto imediatamente antes ou durante o processo de mistura, em qualidades pequenas e homogeneizadas faz aparecer ou aumenta certas características. Algumas dessas características são a impermeabilidade, resistência, mecânica, trabalhabilidade, tempo de pega ou endurecimento, resistências a certas condições especiais, etc. Os aditivos redutores de água são conhecidos como plastificantes e superplastificantes. Eles são usados com a finalidade de conferir ao concreto uma certa consistência com redução do consumo de água, aumentando, assim, a durabilidade e a resistência do concreto, reduzindo, ainda, a fluência e retração. 2.4 Agregados BAUER (2000b) define agregado como material particulado, incoesivo, de atividade química praticamente nula, formado por misturas de partículas podendo ser de diversos 3

4 tamanhos. Das diversas formas de classificar os agregados, a mais usada é a classificação segundo o diâmetro dos seus grãos. Segundo essa classificação, agregado miúdo são as areias e graúdos são os cascalhos e as britas. Os agregados contribuem com cerca de 80% do peso e 20% do custo do concreto estrutural, por isso são componentes muito importantes no concreto. 3 Ensaios Em todo proceder deste estudo foram realizados ensaios, que foram desde a caracterização dos agregados, passando pelos ensaios do concreto em seu estado fresco, até os ensaios de resistência a compressão e tração diametral realizados no estado endurecido do concreto. Tais ensaios foram de suma importância na obtenção de informações e dos resultados deste estudo. Todos os ensaios foram realizados segundo regimento de normas e serão listados abaixo. 3.1 Ensaios para caracterização dos agregados A caracterização dos agregados é de grande importância na dosagem de um concreto para um determinado fim, pois o seu tamanho, a forma dos grãos e sua densidade afetam fatores como a trabalhabilidade e a plasticidade do concreto Massa específica dos agregados miúdos A massa específica é definida como a relação entre a massa do agregado seco e o seu volume, excluindo os vazios permeáveis e vazios entre os grãos. Nesse ensaio foi determinada a massa especifica por meio do frasco de Chapman NBR 9776, para a execução desse ensaio foi preenchido o frasco com água até a marca indicada (200 cm³), em seguida foi introduzido 500g de agregado miúdo, seco em estufa. A leitura do nível de água após a colocação do agregado indica o volume em cm³ ocupado pelo conjunto águaagregado Massa unitária dos agregados miúdos A massa unitária é determinada como a relação entre a massa do agregado seco e o seu volume, incluindo os vazios permeáveis e os vazios entre os grãos. Segundo a NBR NM 45, para determinar a massa unitária do agregado miúdo, deve-se determinar e registrar a massa do recipiente vazio. A seguir, encher o recipiente com o material até um terço de sua capacidade e nivelar a superfície com os dedos. Efetuar o adensamento da camada de 4

5 agregado mediante a 25 golpes da haste de adensamento, distribuídos uniformemente em toda superfície do material. Continuar o enchimento do recipiente até completar dois terços de sua capacidade e proceder com o adensamento da camada de agregado com 25 golpes. Finalmente, terminar de encher totalmente o recipiente e proceder com o adensamento da camada de agregado com 25 golpes. E por fim, determinar e registrar a massa do recipiente mais o seu conteúdo Massa unitária dos agregados graúdos Segundo a NBR NM 45, para determinar a massa unitária do agregado graúdo, devese determinar e registrar a massa do recipiente vazio. A seguir, encher o recipiente em três camadas aproximadamente iguais de agregado. Primeiramente deve-se efetuar o adensamento de cada camada colocando o recipiente sobre uma base firme, como um piso de concreto, elevando alternadamente os lados opostos cerca de 50 mm e deixando-os cair, de forma que o adensamento se produza pela ação dos golpes secos. Adensar cada uma das três camadas golpeando o recipiente 50 vezes, sendo 25 vezes de cada lado. E por fim, determinar e registrar a massa do recipiente mais seu conteúdo. 3.2 Concreto no estado fresco O concreto é considerado fresco a partir do momento da mistura até o momento em que é iniciada e a pega do aglomerante. Em seu estado fresco ele apresenta propriedades como consistência, plasticidade e trabalhabilidade Ensaio de abatimento de tronco de cone ou Slump test O ensaio de abatimento de tronco de cone deve ser executado de acordo com a NBR NM Na realização desse ensaio, para todos os traços, foram utilizados chapa metálica, tronco de cone e barra de ferro, estes com dimensões normatizadas. Estando todos os materiais umedecidos, o tronco de cone é colocado sobre a chapa e é preenchido com concreto em três camadas adensadas cada uma com 25 golpes da barra de ferro. Em seguida o molde é retirado verticalmente, e então à força da gravidade age sobre a massa de concreto fazendo com que haja uma diminuição da altura inicial, a diferença entre a altura do tronco de cone e da massa de concreto é o valor do abatimento dela. 5

6 3.2.2 Ensaio de ar-incorporado Segundo a NBR NM 47/1998 teor de ar incorporado é o volume de ar aprisionado ou incorporado ao concreto, expresso em porcentagem do volume total de concreto fresco adensado. Os vazios de ar aprisionado, que na maioria das vezes são causados por deficiência nas dosagens e escolha de materiais, são prejudiciais a qualidade final do concreto, podendo comprometer o as propriedades mecânicas de resistência a compressão e ao módulo de elasticidade. Outro aspecto negativo em relação à presença de vazios de ar aprisionado no concreto é a aparência final, com a formação de macro-bolhas superficiais. Segundo a norma, na preparação do equipamento é preciso limpar cuidadosamente com um pano úmido as bordas do recipiente e da tampa e proceder ao fechamento hermético do equipamento. Fechar a válvula de ar principal e abrir as chaves que se encontram na tampa. Usando uma seringa, injetar água através de uma das chaves, até que a água saia através de umas das chaves oposta. Sacudir o equipamento suavemente até que todo o ar acima da superfície da amostra de concreto seja expulso através da chave. Completar a injeção de água se necessário. No procedimento do ensaio é preciso fechar a válvula de sangramento de ar e bombear ar para a câmara até que o manômetro esteja na linha de pressão inicial. Deixar repousar por alguns segundos para que o ar esfrie até a temperatura ambiente. Caso necessário, estabilizar o manômetro na linha de pressão inicial por bombeamento ou expulsão de ar. Fechar as chaves que se encontram na tampa e abrir a válvula de ar principal. Bater ligeiramente no manômetro para estabilizar a pressão e ler a porcentagem de ar na escala (A1). Aliviar a pressão abrindo as chaves que se encontram na tampa e retirar a tampa. 3.3 Concreto no estado endurecido É o material obtido após o fim da pega do aglomerante. Ele deve apresentar características, como durabilidade e resistência mecânica, compatíveis com as especificações do projeto r a condições do ambiente ao qual a estrutura ficará exposta. 6

7 3.3.1 Resistência à compressão A resistência mecânica, na avaliação do concreto na estrutura, é considerada como o principal parâmetro, principalmente em referência a resistência à compressão simples que representa uma resistência potencial a qual o concreto pode atingir na estrutura. Segundo HELENE e TERZIAN (1993) o principal objetivo do controle da resistência à compressão do concreto é a obtenção de um valor potencial, único e característico da resistência à compressão de certo volume ou lote de concreto, a fim de comparar esse valor com aquele que foi especificado no projeto estrutural e consequentemente, tomado como referência para o dimensionamento da estrutura. O ensaio consiste em colocar o corpo de prova, do qual se deseja obter o valor da resistência, entre os prato superior e inferior de compressão que devem estar no centro da prensa hidráulica. Segundo a NBR 5739 Concreto Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndrico, a escala de força escolhida para o ensaio deve ser tal que a força de ruptura do corpo de prova ocorra no intervalo em que a máquina foi calibrada. A norma diz ainda que o carregamento só deve cessar quando houver uma queda de força que indique a ruptura do corpo de prova. 7

8 4. Metodologia Neste estudo foram utilizados vários traços, variando a proporção entre os materiais conforme tabela abaixo. EXP CIMENTO AREIA 1 AREIA 2 BRITA ADITIVO ÁGUA DATA NORMAL LAVADA ML NECESSÁ. Kg Kg Kg Kg ml 1 9,00 11,70 5,40 20,70 81, ,85 2 9,00 15,30 5,40 20,70 81, ,25 3 9,00 11,70 9,00 20,70 81, ,05 4 9,00 15,30 9,00 20,70 81, ,45 5 9,00 11,70 5,40 24,30 81, ,85 6 9,00 15,30 5,40 24,30 81, ,25 7 9,00 11,70 9,00 24,30 81, ,05 8 9,00 15,30 9,00 24,30 81, ,45 9 9,00 11,70 5,40 20,70 99, , ,00 15,30 5,40 20,70 99, , ,00 11,70 9,00 20,70 99, , ,00 15,30 9,00 20,70 99, , ,00 11,70 5,40 24,30 99, , ,00 15,30 5,40 24,30 99, , ,00 11,70 9,00 24,30 99, , ,00 15,30 9,00 24,30 99, , ,00 13,50 7,20 22,50 90, , ,00 13,50 7,20 22,50 90, , ,00 13,50 7,20 22,50 90, ,15 Tabela 1 Traços utilizados no experimento Com o auxílio de betoneira foi feita a mistura dos materiais já citados, que foram pesados separadamente de modo a garantir que todos os componentes estivessem com o peso correto, obedecendo a seguinte ordem: Primeiro foi colocado 80% da água juntamente com o aditivo, em sequencia a brita, areia lavada, areia normal, cimento e por fim os 20% restantes de água. Depois de misturado, o concreto foi submetido aos ensaios desejados para o estado fresco (abatimento de tronco de cone e Ar incorporado) e então foi feita a moldagem de em média 11 corpos de prova para cada traço, tendo eles 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura. Após submetidos a cura submersa, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de resistência a compressão, para as idades de 7 e 28 dias, e resistência a tração por compressão diametral para a idade de 28 dias. 8

9 5. Resultados Para os 19 traços rodados foram separados para análise os traços 01, 04, 06 e 13, sedo os traços 01 e 13 de melhor resultados, e o traços 04 e 06 de pior resultados. Para os 4 traços lançados foram analisados os resultados dos ensaios no estado fresco e endurecido. 5.1 Ensaio de abatimento e ar-incorporado Para os 4 traços lançados foram analisados os seus abatimentos e a quantidade de ar incorporado que serão apresentados abaixo no quadro. Onde os melhores traços estão com seus respectivos resultados grifados na cor amarela e os que não tiveram resultados satisfatórios estão na cor vermelha, para todas as tabelas seguintes. Observa-se que os traços 01 e 13 possuem um slump test desejável, pois dispõe uma trabalhabilidade relativamente boa, isso se deve ao acréscimo do aditivo super plastificante. e uma baixa quantidade de ar incorporado, fazendo que o preenchimento de vazios seja maior. Já os traços 04 e 06 apresentam um slump test indesejável mesmo com o acréscimo do aditivo, isso deve a relação a/c muito ser muito baixa e além disso possuir uma relação a/materiais secos também baixa o que ocasiona uma consistência seca e uma baixa trabalhabilidade. Assim também a maior quantidade de ar incorporado faz com que o número de vazios seja maior alto 5.2 Ensaio de resistência à compressão Em relação aos traços separados (traço 01, traço 04, traço 06 e traço 13), foram submetidos a ensaios de resistência a compressão, cujos valores estão apresentados nos quadros abaixo. 9

10 Logo, podemos observar que os traços 01 e 13 adquiriram resistências satisfatórias referentes aos ensaios feitos nos 7º dia e 28º dia, isso se deve a relação a/c ser baixa e o uso do aditivo superplastificante. Já os traços 04 e 06 obtiveram uma resistência relativamente boa como mostra no quadro acima, porém, foram inferiores aos traços 01 e 13 devido ter características de traço diferente. 6. Considerações finais Com base nos estudos e pesquisas realizadas, pôde-se compreender como o uso do aditivo superplastificante contribui para o desempenho do concreto, tanto no seu estado fresco, como no seu estado endurecido. Convém observar que o processo objeto deste estudo tem por finalidade analisar o uso do aditivo superplastificante no concreto visando reduzir a adição de água no concreto que é um grande agente para a diminuição da resistência no estado endurecido do concreto, e obter ainda um resultado satisfatório de trabalhabilidade, plasticidade e consistência. Com os resultados obtidos neste estudo ficou claro que o uso do aditivo é eficiente, desde que haja uma boa dosagem do concreto, pois como pode-se observar nos traços 4 e 6, a relação água/materiais secos influenciou negativamente o desempenho do concreto. Conclui-se que o uso do aditivo é de grande importância para concretos que precisam ser muito fluido e ter alta resistência, porém é necessário que haja um estudo prévio e cuidadosa análise de traço. 10

11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT. NBR (1991) - Cimento Portland Composto Disponível em < cimento-portland-composto> Acesso em: 17 abril ABNT. NBR 9776 MAR 1987 Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman Disponível em < Acesso em: 17 abril ABNT. NBR NM 45 Agregados Determinação da massa unitária e do volume de vazios Disponível em < agregados---determinacao-da-massa-unitaria-e-do-volume-de-vaz> Acesso em: 17 abril ABNT NBR NM 67- Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone Disponível em < ensaio-de-abatimento-do-concreto-slump-teste> Acesso em: 17 abril ABNT NBR NM 47/ Concreto - Determinação do teor de ar em concreto fresco Disponível em < > Acesso em: 17 abril ABNT NBR Concreto Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos Disponível em < ensaio-de-compressao-de-corpos-de-prova-cilindricos> Acesso em: 17 abril ARAÚJO, R.C.L.; RODRIGUES, E.H.V.; FREITAS E.G.A. Materiais de Construção. 11ª Edição, Rio de Janeiro RJ: Editora Rural, BAUER, L.A Falcão. Materiais de Construção. Vol 1, São Paulo - Editora Livros Técnicos e científicos LTC, ELADIO, G. R. Petrucci, Concreto de Cimento Portland. 13ª Edição, São Paulo SP: Cromosete Gráfica e Editora LTDA,

12 HELENE, P. e TERZIAN, P. Manual de Dosagem e Controle do Concreto. 1ª ed. São Paulo SP, editora PINI, abril de ISAIA, G.C. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 1ª Edição, Rio de Janeiro RJ: Editora Isaia, G.C.IBRACON, ISAIA, G.C. Concreto, Ensino, Pesquisas e Realizações. São Paulo SP, Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON, NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. São Paulo: Pini, 1997 YAZIGI, Walid. A Técnica de Edificar. 10ª Edição, São Paulo - SP: Editora Pini,

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