TÉCNICA CONSULTORIA A IMPORTÂNCIA DA COMBINAÇÃO GRANULOMÉTRICA PARA BLOCOS DE CONCRETO 2. CONCRETO SECO X CONCRETO PLÁSTICO. Paula Ikematsu (1)

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1 A IMPORTÂNCIA DA COMBINAÇÃO GRANULOMÉTRICA PARA BLOCOS DE CONCRETO Paula Ikematsu (1) Gerente de área de Produto e Canais Técnicos da InterCement S/A Mestre em Engenharia Civil (Escola Politécnica da Universidade de São Paulo). paula.ikematsu@intercement.com Luis Antonio Laguna (2) Gerente de Marketing da InterCement S/A Engenheiro Civil (Universidade Anhembi Morumbi) luis.laguna@intercement.com 1. INTRODUÇÃO O núcleo da cadeia construtiva, formado pelas empresas de construção, segue bastante aquecido, impulsionado principalmente pelo crescimento do mercado imobiliário e pelas obras de infraestrutura. Este desenvolvimento reflete diretamente no mercado de blocos de concreto, já que houve um aumento no número de obras com alvenaria estrutural. A demanda por blocos de concreto está crescendo consideravelmente e consequentemente a oferta. Hoje, um diferencial para os fabricantes é apostar na qualidade do produto para melhorar as suas vendas e atingir potenciais parcerias com as construtoras. A tecnologia do concreto para blocos é baseada na qualidade dos agregados e na melhor combinação feita entre eles. O objetivo deste trabalho é mostrar como obter a granulometria dos agregados e comprovar como a combinação granulométrica adequada influencia na qualidade final do bloco. 2. CONCRETO SECO X CONCRETO PLÁSTICO A tecnologia do concreto utilizada em blocos é diferente do chamado concreto convencional ou concreto plástico, tanto que o concreto é chamado de concreto seco. A principal diferença entre eles é a quantidade de água adicionada à mistura, que é a mínima possível para que o cimento seja hidratado e adquira a resistência necessária para o concreto, sendo que, quanto mais água é adicionada na mistura até o seu ponto ótimo, maior a resistência, fato oposto ao que ocorre no concreto plástico. O concreto seco apresenta uma consistência parecida com a terra úmida ou com farofa, e a coesão entre as partículas deve ser suficiente para que, após a moldagem, o concreto permaneça íntegro desde a extrusão ou a desforma até o momento da colocação nos paletes. Essa coesão é obtida pelo emprego adequado de cada material, sendo que os finos têm a característica de formar a pasta que preenche os vazios formados pelos grãos maiores da areia e do pó de pedra (FERNANDEZ, 2008). Medeiros (1993) define que os principais insumos empregados na fabricação dos blocos de concreto são: Fração grossa: pedra britada de graduação zero (pedrisco) e pedregulho natural, geralmente, com os grãos maiores do pedrisco menores do que 9,5 mm; Fração fina: areia natural e areia artificial; com areia média de diâmetro máximo característico de 4,8 mm; Material aglomerante: cimento Portland; Aditivos: redutores de água e plastificantes; Água. Como regra geral, materiais adequados para a produção de concreto convencional também são adequados para a produção de blocos, embora várias características sejam particularizadas para o segundo caso, notadamente aquelas que dizem respeito à granulometria (BARBOSA, 2004). A seguir, serão apresentadas algumas características dos agregados usualmente utilizados na confecção do concreto seco para blocos.

2 A B Imagem A (a) Concreto plástico e ensaio de abatimento. Imagem B (b) Aspecto de farofa do concreto seco e formação do bolinho que mostra o ponto de coesão do concreto. 3. AGREGADOS PARA BLOCOS DE CONCRETO O termo agregados para a construção civil é empregado no Brasil para identificar um segmento do setor mineral que produz matéria-prima mineral bruta ou beneficiada de emprego imediato na indústria da construção civil. São basicamente a areia e a rocha britada. A ABNT NBR 7211 fixa as características exigíveis na recepção e na produção de agregados, miúdos e graúdos, de origem natural, encontrados fragmentados ou resultantes da britagem de rochas (VALVERDE, 2001). Dessa forma, a ABNT NBR 7211 define areia ou agregado miúdo como areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT de 4,8 mm e ficam retidos na peneira ABNT de 0,075 mm. Outra definição é em relação ao agregado graúdo, como pedregulho ou brita, proveniente de rochas estáveis, ou a mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de malha quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na peneira ABNT de 4,8 mm. Se analisarmos os agregados disponíveis no mercado, todos os materiais que são empregados no concreto tradicional podem ser utilizados no concreto seco para a fabricação de blocos. Segundo Fernandez (2008), a principal diferença está no tamanho máximo dos grãos, que para os blocos deve ser bem menor, com diâmetro máximo aconselhável de 9,5 mm para blocos de aplicações aparentes. Para classificarmos um agregado de forma adequada para o uso em blocos de concreto, é importante observar as seguintes características: tipo de rocha (influencia na durabilidade do molde), dimensão máxima (determina o melhor arranjo granulométrico), formato dos grãos (define a trabalhabilidade do concreto) e, por fim, a curva granulométrica, que é objetivo deste trabalho. Agregados Naturais Os agregados naturais têm origem mineral e, por serem naturais, são finitos (MARIANO, COSTA, BRAGA; 2008). Os agregados naturais usualmente utilizados no concreto para blocos são as areias de rio e de cava. Os agregados naturais, devido à sua origem, apresentam formas arredondadas, o que proporciona melhor trabalhabilidade à mistura, mas, em compensação, a sua origem mineral (quartzo) provoca maior desgaste das formas (FERNANDEZ, 2008).

3 CONSULTORIA É importante ficar atento à qualidade da areia natural, pois não é possível controlar totalmente suas características, devido à sua procedência. A areia deve ser isenta de impurezas, como torrões de argila, e de matéria orgânica, como folhas e gravetos. Os materiais como calcário, basalto e gnaise apresentam também menor desgaste dos moldes quando comparados com o quartzo, que é mais duro e, por isso, mais abrasivo. Figura 4: Exemplo de pedrisco, com morfologia arredondada. Figura 2: Exemplo de areia natural. Areias que apresentem granulometria mais distribuída proporcionam maior coesão à mistura. Essa coesão permite melhor arranjo entre os grãos e, consequentemente, obtêm-se misturas com menor índice de vazios. Na Figura 4, observamos que os grãos maiores do predisco são menores do que 9,5 mm e de tamanho uniforme e arredondado. Essa característica é fundamental para obter-se uma textura homogênea na superfície dos blocos e melhor arranjo granulométrico da mistura. Agregados Artificiais Pó de Pedra Os agregados artificiais são provenientes de materiais previamente beneficiados. Ou seja, são agregados produzidos artificialmente, que normalmente sofrem algum tipo de tratamento para, posteriormente, serem utilizados na confecção do concreto (SOUZA, 2006). Segundo Fernandez (2008) os agregados beneficiados apresentam como vantagens o fato de terem a superfície mais limpa, permitindo maior aderência da pasta de cimento, e de apresentarem cor e granulometria praticamente constante já que provêm de um processo mecânico de beneficiamento. O pó de pedra possui um material pulverulento, passante na peneira 7,5 µm, o que o classifica com uma substância deletéria para o concreto quando em quantidades superiores às especificadas pela NBR 7211: 3% para concreto submetido a desgaste superficial e 5% para concreto protegido do desgaste superficial. Por outro lado, estudos mostram que, se o produto apresentar porcentagem de material, pulverulento variando de 7% a 20%, pode ser utilizado no concreto seco, pois os finos colaboram na melhoria da aglomeração das partículas do concreto, sendo uma solução em termos de coesão da mistura (MENOSSI, 2004) (FERNANDEZ, 2008). Figura 3: Exemplo de areia artificial de quartzo. Figura 5: Pó de pedra com material pulverulento alto.

4 É importante analisarmos os ensaios granulométricos do pó de pedra para que sua utilização seja otimizada na mistura. Quando o pó de pedra apresenta muito material fino, acima de 20%, ele concorre com o cimento, consumindo a água da mistura, que já é mínima, diminuindo a resistência do concreto. O pó de pedra da Figura 5 apresenta um teor acumulado acima de 20%, o que seria prejudicial ao concreto seco dependendo da quantidade de cimento. O resultado da análise granulométrica desse material apresentou, na peneira 150 µm, a porcentagem retida de 11% e o fundo de 24%. Figura 6: Pó de pedra com granulometria controlada. 4.1 NBR 7217 Agregados: Determinação da Composição Granulométrica Método de Ensaio Para a realização do ensaio de granulometria segundo os procedimentos da NBR Agregados: Determinação da composição granulométrica Método de ensaio, os materiais devem estar secos. Segundo Barbosa (2004), a NBR 7217 (1987) estabelece os limites granulométricos para areias e pedriscos utilizados na confecção do concreto. Os grãos das areias devem possuir diâmetro entre 0,15 mm e 6,3 mm, enquanto os pedriscos, grãos entre 2,4 mm e 9,5 mm. As areias naturais usadas para produção de blocos devem possuir grãos duros, compactos, duráveis e limpos, não contendo substâncias que possam afetar a hidratação e o endurecimento do cimento. Os agregados graúdos empregados na produção de blocos de concreto devem ser, de acordo com a NBR 7211 (1983), originados da britagem de rochas duras (calcários dolomíticos, rochas basálticas e graníticas) que não possuam sinais de materiais friáveis como o arenito e as micas. A NBR 6136 (1994) limita à zona de graduação zero a permissão para uso de agregado na produção de blocos, uma vez que ele, normalmente, não pode possuir grãos com diâmetro superior à metade da espessura da menor parte do bloco (BARBOSA, 2004). O objetivo do ensaio da determinação de composição granulométrica é caracterizar os agregados quanto ao tamanho e à distribuição de suas partículas, sendo necessário para a realização do ensaio: Balança com resolução de 0,1% da massa da amostra de ensaio; Estufa ou fogareiro para secar a amostra; Peneiras das séries normal e intermediária, tampa e fundo e um pincel para auxiliar a remoção de partículas durante a pesagem. Gráfico 1: Granulometria do pó de pedra (Figura 6). No Gráfico 1, é apresentada a análise granulométrica do pó de pedra, na qual se observa a distribuição granulométrica do pó de pedra e suas faixas de concentração. A primeira etapa consiste em recolher o agregado em amostras representativas e secá-lo. Em seguida, as peneiras devem ser encaixadas na ordem crescente (base para topo) da abertura das malhas. Coloca-se a amostra na peneira superior e executase o peneiramento, que pode ser manual ou mecânico. O próximo passo é pesar o material que ficou retido em cada peneira. Procede-se novamente o peneiramento até que, após um minuto de agitação contínua, a massa de material passante pela peneira seja inferior a 1% do material retido. 4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA Segundo Menossi (2004), a granulometria é o parâmetro físico mais analisado dos agregados, pois influencia na compacidade (empacotamento das partículas) e na resistência aos esforços mecânicos. Para caracterizar-se o agregado, é necessário conhecer quais as parcelas constituídas de grãos de cada diâmetro, expressas em função da massa total do agregado. Figura 7: Secagem dos agregados e ensaio de peneiramento.

5 A seguir, serão apresentadas análises granulométricas individuais de três agregados areia, pó de pedra e pedrisco realizadas nas peneiras 38 mm; 25 mm; 19 mm; 12,5 mm; 9,5 mm; 6,3 mm; 4,8 mm; 2,4 mm; 1,2 mm; 0,6 mm; 0,3 mm; 0,15 mm e o fundo. O ensaio foi realizado peneirando a amostra através da série de peneiras, de modo que os grãos dos agregados fossem separados e classificados em tamanhos diferentes. O resultado apresenta os pesos dos grãos retidos em cada peneira, bem como a expressão desses pesos em porcentagem do peso inicial da amostra, caracterizando a porcentagem retida e a porcentagem acumulada, que é a soma das porcentagens retidas em uma peneira mais a quantidade retida nas peneiras anteriores. Os resultados não apresentados em algumas das peneiras obtiveram 0% de material retido e acumulado. Por fim, será apresentada a combinação granulométrica utilizada por um cliente InterCement e a sua otimização pela metodologia da combinação granulométrica. utilizadas por fabricantes de blocos nacionais especializados. A seguir, será apresentada a curva granulométrica utilizada por um cliente da Consultoria Técnica InterCement. Foi solicitado ao cliente que nos informasse as proporções utilizadas para que a análise atual fosse estudada. Após as análises granulométricas individuais, foi apresentada a curva sugerida. Distribuição granulométrica atual: Pedrisco: 25%; Pó de pedra: 31%; Areia: 44%. Gráfico 5: Curva granulométrica do traço atual. Tabela 1 e Gráfico 2: Granulometria da areia. Tabela 2 e Gráfico 3: Granulometria do pó de pedra. Distribuição granulométrica otimizada: Pedrisco: 20%; Pó de pedra: 80%. A proposta apresentada sugere a utilização de apenas dois agregados, dada à baixa qualidade da areia. O pó de pedra atende bem a baixa granulometria desejada, sem afetar o acabamento dos blocos. A nova curva proposta fica localizada no centro dos limites estabelecidos para blocos, o que proporciona um bloco com melhor coesão, resistência para movimentações e bom acabamento. Tabela 3 e Gráfico 4: Granulometria do pedrisco. Para analisarmos qual a melhor combinação granulométrica para blocos de concreto, após a realização do ensaio de granulometria em cada um dos agregados, deve-se fazer a ponderação da mistura da areia, do pó de pedra e do pedrisco, de forma que corresponda a uma média. A curva apresentada foi proposta, por Fernandez (2008) e é baseada na curva da Columbia Machine, um dos maiores fabricantes mundiais de equipamentos para produção de blocos, e em outras curvas já consagradas e Gráfico 6: Curva granulométrica do traço proposto. A utilização da curva granulométrica otimizada melhora a coesão da mistura e é responsável por manter a peça íntegra após a sua desforma, possibilitando resistência aos impactos provenientes da movimentação e do transporte logo após a extrusão (FERNANDEZ, 2008).

6 A curva granulométrica otimizada mostrou-se uma importante ferramenta de avaliação para a produção de blocos de concreto de qualidade, visto que os resultados indicaram um aumento na produção e no desempenho dos blocos de concreto. Conhecer as tecnologias envolvidas na produção de concreto é essencial para garantir a sua integridade após a compactação e a desforma, o transporte e o armazenamento para o local da cura. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Figura 8: Combinação entre a distribuição granulométrica adequada dos agregados com material fino, médio e agregados graúdos arredondados. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS O mercado de alvenaria estrutural vem crescendo consideravelmente em todo o Brasil. Com isso, a demanda de blocos de concreto reflete diretamente nos fabricantes de blocos. O objetivo desse trabalho de mostrar a importância da combinação granulométrica ideal para blocos de concreto foi demonstrado pela metodologia de estudo para determinação da granulometria mais adequada para os agregados. Essa metodologia foi baseada em estudos teóricos de arranjos granulométricos ideais que foram testados in loco em clientes que participaram da Consultoria Técnica InterCement. Os resultados apresentados mostram como o controle de qualidade dos agregados, combinados da forma correta, pode melhorar o desempenho do bloco de concreto. O emprego de agregados cuidadosamente selecionados constitui um dos mais importantes fatores de influência na qualidade final dos blocos, seja, pela resistência à compressão, seja pelo bom acabamento exterior, condições fundamentais para obtenção de boa impermeabilidade das peças. É importante identificar na curva granulométrica otimizada os seguintes aspectos: Quantidade excessiva de finos na mistura provenientes da areia ou do pó de pedra: com a adição do cimento, o concreto pode apresentar uma camada de pasta que provocará a aderência da forma com o concreto, dificultando a desmoldagem, ou ainda, dificuldade de alimentação do molde devido à coesão da mistura; Poucos finos na mistura proveniente da areia muito grossa ou lavada: ao desformar as peças, ocorrerão fissuras devido à falta de coesão; BARBOSA, C. S. Resistência e deformabilidade de blocos vazados de concreto e suas correlações com as propriedades mecânicas do material constituinte. Dissertação apresentada à Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. São Carlos, FERNANDEZ, I. D. Blocos e Paver Produção e Controle de Qualidade. Ribeirão Preto, MARIANO, L. S; COSTA, M. R. M. M e BRAGA, M. C. B. Gerenciamento de resíduos da construção civil com reaproveitamento estrutural: estudo de caso de uma obra com m². Paraná, MEDEIROS, J. S. Alvenaria estrutural não armada de blocos de concreto: produção de componentes e parâmetros de projeto. 449p. Dissertação (Mestrado) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, MEHTA, P. K. e MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedade e materiais MENOSSI, R. T. Utilização do pó de pedra basáltica em substituição à areia natural do concreto. Dissertação da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira UNESP. Ilha Solteira, NBR 6136:2007. Blocos vazados de concreto simples para alvenaria Requisitos. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7217:1987. Agregados Determinação da composição granulométrica. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. SOUZA, C. A. Utilização de Resíduo de Concreto como Agregado Miúdo para Argamassa de Concretos Estruturais Convencionais. Dissertação do Programa de Pós-Graduação em Construção Civil da Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, Escola de Engenharia da UFMG, VALVERDE, F. M. Agregados para construção civil. Balanço Mineral Brasileiro, Quantidade ideal de finos observada quando a curva proposta é posicionada entre os limites inferiores e superiores do gráfico: a ponderação entre a distribuição granulométrica dos agregados apresentará a melhor curva para o bloco de concreto.