ADERÊNCIA COMPÓSITO X AÇO: INFLUÊNCIA DO TIPO DE GARRAFA PET NO ENSAIO APULOT

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1 ADERÊNCIA COMPÓSITO X AÇO: INFLUÊNCIA DO TIPO DE GARRAFA PET NO ENSAIO APULOT Débora Buarque Frias Passerine Engenharia Civil CEATEC Debora.bfp@puccampinas.edu.br Lia Lorena Pimentel Professor Doutor, Fac. Engenharia Civil Puc- Campinas CEATEC lialp@puc-campinas.edu.br Resumo: Hoje em dia o controle de qualidade é feito em duas etapas verifica-se a resistência do concreto à compressão e a resistência do aço separadamente. Não existindo a possibilidade de fazer um ensaio de aderência na obra, é necessário moldar em laboratório o corpo de prova do ensaio chamado pull out test para a determinação da tensão de aderência. O ensaio APULOT foi proposto de forma a permitir que a tensão de aderência seja determinada no próprio canteiro de obra. Para esse teste são utilizadas garrafas PET, como moldes do corpo de prova, e as barras de aço são posicionadas dentro com o comprimento de ancoragem delimitado, de forma a possibilitar o calculo da tensão de aderência com o ensaio de arrancamento. O objetivo desse trabalho foi verificar a influência dos tipos de garrafas PET nesse processo de ensaio. Foram usados concreto de resistência 20 e 50 MPa executados com a substituição de 50% do agregado graúdo e miúdo por resíduos de porcelana proveniente de isoladores elétricos descartados, a barra de aço utilizada CA 50 de 10mm de diâmetro e o comprimento de aderência de 10cm. Observou-se que o formato da garrafa PET influencia nas tensões obtidas pelo método de APULOT. Palavras-chave: aderência, resíduo, concreto Área do Conhecimento: Engenharias Civil Construção civil. 1. INTRODUÇÃO A construção civil é reconhecida como uma das mais importantes atividades para o desenvolvimento econômico e social e, por outro lado, comporta-se ainda, como grande geradora de impactos ambientais, quer seja pelo consumo de recursos naturais, pela modificação de paisagem ou pela geração de resíduos [1]. Os agregados para indústria da construção civil são os insumos mais consumidos no mundo. Dessa forma, os agregados são matérias granulares, de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia civil. A reciclagem é a reintrodução de resíduos ou rejeitos em um processo produtivo. É uma forma muito atrativa de gerenciamento de resíduos, pois poupa espaço em aterros sanitários, reduz o consumo de energia e contribui para a economia dos recursos naturais. No Brasil a reciclagem de RCD é muito atrasada, mesmo dado o quadro de escassez de agregados e de aterros nas grandes regiões metropolitanas, a reutilização é menos desenvolvida quando comparada com os países europeus [2]. O nosso estudo pretende unir a utilização de garrafas PET que ja foram utilizadas, resíduos de isoladores elétricos provenientes da reciclagem e barras de aço para testar a influência da forma das garrafas na sua aderência entre o aço e o concreto. O conhecimento do comportamento da aderência entre a barra da armadura e o concreto que a circunda é fundamental. A aderência é o mecanismo de tranferência de tensões que existe na interface da barra de aço e o concreto. Este vínculo pode ser entendido como o fenômeno que impede a movimentação entre suas duas partes. Ressalta-se que a aderência concretoaço é um dos principais requisitos para o bom funcionamento do concreto armado. No Brasil existem vários pesquisadores desenvolvendo estudos relativos a aderência entre aço e concreto. A professora Mônica Pinto Barbosa, por exemplo, vem fazendo pesquisas sobre o comportamento da aderência desde 1996, na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho UNESP de Ilha Solteira. E junto com o professor Michel Lorrain da Universidade de Toulouse, na França, está propondo a inclusão do ensaio de arrancamento da armadura do concreto (pull out test) como sendo um indicativo de segurança e qualidade das obras de concreto armado [3, 4]. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Materiais O cimento utilizado foi o CP ARI RS, o agregado miúdo empregado foi areia tipo quartzosa e a areia de porcelana proveniente da britagem do descarte de isoladores elétricos. O agregado graúdo utilizado foi a brita tipo basalto e a brita de resíduo de porcelana,

2 foi utilizado também um aditivo superplastificante. Foram determinados no Laboratório de Materiais de Construção e Estruturas do CEATEC, a massa unitária, massa específica, capacidade de absorção, módulo de finura e o diâmetro máximo dos agregados graúdos e miúdos. Os resultados são apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Caracterização dos agregados graúdos e miúdos Caract. Agregado graúdo Agregado miúdo Massa unitária (kg/l) Massa específica (kg/l) Capac.absorçã o(%) Diâm. máximo (mm) Módulo finura basáltica Brita1 natural Areia Res. porcelana. porcelana Figura 1 Prensa compressão Para os ensaios para determinação da aderência pelo método APULOT foi utilizado um macaco hidráulico mostrado na Figura 2, uma célula de carga de capacidade 20 toneladas e um transdutor de deslocamento de 50mm. A proporção de mistura adotada em massa foi de 1:1.15:1.15:1.64:1.64 (cimento: areia natural: areia porcelana: brita natural: brita porcelana); relação água-cimento de 0.4 e foi utilizado 1% de aditivo em relação a massa de cimento. 2.2 Métodos Para caracterizar o concreto utilizado no ensaio APULOT foram realizados ensaios com 7, 14 e 28 dias de idade com corpos de prova cilíndricos de dimensões 10 x 20 cm com duas classes de resistência 20 e 50 MPa. Foram determinadas a resistência a compressão simples, a resistência a tração por compressão diametral e o módulo de elasticidade. Para a resistência à compressão simples e a resistência à tração por compressão diametral foram realizadas segundo a NBR 5739 [5] e NBR 7222 [6], respectivamente, em prensa Pruf und Mess MFL systeme, como mostra Figura 1. O módulo de elasticidade foi executado conforme a NBR 8522 [7]. Figura 2 Macaco Hidráulico Os corpos de prova foram preparados em dois tipos diferentes de garrafa PET como mostra a Figura 3. A capacidade das garrafas é de dois litros, no entanto a garrafa tipo A apresenta o afunilamento para o gargalo mais acentuado e redução no diâmetro a meia altura. Figura 3 Dois tipos garrafa PET

3 A barra de aço usada foi CA 50 com diâmetro de 10mm. Para limitar o comprimento de aderência, ou seja, comprimento da barra em contato com o concreto, foram colocadas camadas de fita isolante deixando uma distância de 10cm entre elas. Nos trechos onde não podia haver contato entre aço e concreto, foram colocados tubos de plástico com aproximadamente 5cm como mostra Figura 4. Figura 4 Garrafa preparada com barra aço, mostrando comprimento de aderência Após a concretagem dos corpos de prova, eles foram colocados em um suporte de metal, como mostrado na Figura 5, por um período de 24 horas e depois em cura submersa em água ate a idade do ensaio. Figura 5 Mesa metal para preenchimento das garrafas PET A tensão de aderência foi determinada pelo método APLOUT, foram feitos modelos para o ensaio de arrancamento, o calculo da tensão de aderência foi obtido dividindo-se a carga de arrancamento pela área de aderência, conforme equação abaixo: Onde: F Carga de arrancamento L comprimento de ancoragem 3. RESULTADOS Foram realizados ensaios de resistência à compressão simples, tração por compressão diametral, módulo de elasticidade e ensaios do modelo APULOT para testar a aderência do concreto com duas classes de resistência de concreto; a de 20MPa e a de 50 MPa. Seguem nos próximos itens os resultados desses ensaios. 3.1 Características do concreto A compressão simples foi medida em 3 idades: 7, 14 e 28 dias, sempre determinadas para três corpos de prova, a Tabela 2 mostra os resultados desses ensaios para a o concreto classe de resistência 20MPa e a tabela 3 mostra os resultados para o de classe de 50MPa. Tabela 2 Compressão simples concreto de 20MPa Como podemos observar na tabela o concreto atingiu sua resistência esperada em todas as etapas do teste. Tabela 3 Compressão simples concreto de 50MPa Como podemos observar na Tabela 3, o concreto classe 50MPa não atingiu sua resistência esperada a 28 dias. A tração por compressão diametral foi medida em duas idades: 14 e 28 dias sempre determinada para três corpos de prova. A Tabela 4 apresenta os resultados desses ensaios para a classe de resistência 20MPa e a Tabela 5 mostra os resultados para classe de 50MPa. Tabela 4. Tração por compressão diametral concreto de 20MPa 15 4,75 4,35 4,37 4, ,16 4,61-4,38

4 Tabela 5. Tração por compressão diametral concreto de 50MPa 14 4,95 4,4 3,96 4, ,06 4,25-4,65. A tração normalmente representa cerca de 10% da resistência à compressão, demonstrando-se pelos resultados, que a resistência a tração atende essa estimativa. O módulo de elasticidade foi medido em três idades: 7, 14 e 28 dias sempre para três corpos de prova. A Tabela 6 mostra os resultados desses ensaios para a classe de resistência 20MPa e a Tabela 7 mostra os resultados para classe de 50MPa. Tabela 6. Módulo elasticidade concreto de 20MPa Módulo elasticidade (GPa) Figura 6. Gráfico arrancamento garrafa A concreto 20MPa com 14 dias Tabela 7. Módulo elásticidade concreto de 50MPa Módulo elásticidade (GPa) , Figura 7. Gráfico arrancamento garrafa A concreto 20MPa com 28 dias Observa-se pelos resultados que o módulo que elasticidade aumentou com o passar do tempo, o que era previsto. Como o concreto classe 50MPa não atingiu a resistência esperada à compressão, não serão apresentados os resultados de tensão de aderência desse concreto. 3.2 Determinação da tensão de aderência pelo método APULOT O ensaio de arrancamento nos fornece um gráfico de tensão por deslocamento, as Figuras 6 e 7 apresentam gráficos referentes a garrafa do tipo A, com concreto de 20MPa nas idades de 14 e 28 dias, respectivamente. As Figuras 8 e 9 mostram os gráficos referentes à garrafa do tipo B com concreto de 20MPa com 14 e 28 dias de idade, respectivamente. Comparando-se os gráficos das Figuras 6 e 8, observa-se que a tensão de aderência é da ordem de 20 MPa para os dois tipos de garrafa. No entanto, para a garrafa tipo A (Figura 6), o formato da curva apresenta uma deformação maior (como indicado pela seta), do que o observado para a garrafa tipo B.

5 Figura 8. Gráfico arrancamento garrafa B concreto 20MPa com 14 dias Comparando os gráficos das Figuras 7 e 9 observase que apenas os corpos de prova 3 e 4 da garrafa tipo B apresentaram pequena deformação no processo de arrancamento, a maior parte dos corpos de prova com esse tipo de garrafa levou à ruptura na barra, como pode ser observado na Figura 11. Figura 10. Garrafa tipo A após ensaio com fissurações na parte perto do gargalo Figura 11. Garrafa tipo B com barra de aço rompidas após ensaio Figura 9. Gráfico arrancamento garrafa B concreto 20MPa com 28 dias A Figura 10 mostra um corpo de prova feito com a garrafa tipo A após o ensaio de arrancamento, podese observar a deformação devido ao deslizamento da barra. 4. CONCLUSÃO Observa-se pelos gráficos anteriores que as tensões não variam muito de amplitude, porém o formato dos gráficos é bem diferente, mostrando que há influência do tipo de garrafa no teste de APULOT. Para a garrafa do tipo B, em todos os corpos de prova, ocorreu a ruptura na barra de aço, provavelmente porque, tendo a garrafa tipo B o seu diâmetro constante, isso proporcionou um confinamento maior para a barra, fazendo com que a barra rompesse antes de ser deslocada em relação ao concreto. A garrafa do tipo A, por ter um formato com diminuição do diâmetro próximo ao gargalo e a meia altura do molde, fez com que em algumas ocasiões a barra sofresse o escorregamento, ou que o concreto fendilhasse apresentando trincas. Podemos ver isso pelos gráficos onde o topo de algumas curvas da garrafa A são mais longos, indicando, assim, maior deformação plástica.

6 AGRADECIMENTOS À PROPESQ pela bolsa concedida. REFERÊNCIAS [1] SINDUSCON-SP. Gestão ambiental de resíduos da construção civil: a experiência do SindusCon-SP. Coordenador: Tarcisio de Paula Pinto. São Paulo: Obra Limpa: I&T: SindusCon-SP, p. [2] ZORDAN. S. E. et al. Desenvolvimento sustentável e a reciclagem de resíduos na construção civil. IV Seminário Desenvolvimento Sustentável e a Reciclagem na Construção Civil: materiais reciclados e suas aplicações, p São Paulo, 2001 [3] FRANÇA, V.H. Aderência Aço-Concreto Uma análise do comportamento do concreto fabricado com resíduos de borracha, Ilha Solteira, concreto de Cimento Portland para Pavimentação, São Paulo, [5] Associação Brasileira de Normas Técnicas (2011). NBR Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos de concreto. Rio de Janeiro. 4p. [6] Associação Brasileira de Normas Técnicas (1994). NBR Argamassa e concreto - Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro. 3p. [7] Associação Brasileira de Normas Técnicas (2003). NBR 8522 Concreto: Determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação e da curva tensão-deformação. Rio de Janeiro. 9p. [4] BARBOSA JR., A.S.,FORTES, R.M. Estudo da Utilização de Agregados reciclado em misturas de