SUBSTITUIÇÃO DE PARTE DO CIMENTO POR FINOS INERTES DE PEDREIRA EM CONCRETOS COM BAIXO FATOR A/C Tiago Lopes Garcia 1,4 ;Vitor Cunha Naves 1,4 ; José Dafico Alves 2,4 ; Bruno de Carvalho Barros 3,4 ; Cristiano Severiano Gomes Rodrigues 3,5 ; Elvira Aparecida Assunção Pereira 3,4 ; Ricardo Lúcio de Almeida Ataídes 3,4. 1 Bolsista PBIC/UEG 2 Pesquisador - Orientador 3 Voluntário Iniciação Científica PVIC/UEG 4 Curso de Engenharia Agrícola, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, UEG 5 Curso de Arquitetura e Urbanismo, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, UEG RESUMO Sugere-se neste trabalho a substituição de parte do cimento por finos inertes de pedreiras de forma a não modificar a composição volumétrica da argamassa do concreto. Desta forma, o desempenho da mistura não será muito afetado porque a hidratação dos grãos do cimento deverá ser mais eficiente por estar mais dispersa na solução da pasta. Foi adotado neste trabalho a relação água/(cimento+finos) de 0,35 e um aditivo superplastificante a base de naftaleno sulfonado para reduzir a água total do concreto. Palavras chaves: adições de finos, cimento com adições, hidratação. INTRODUÇÃO A adição mineral incorporada ao cimento não é um processo recente, originalmente incorporando pozolanas naturais à mistura e algum tempo depois, cinzas industriais, com propriedades semelhantes às primeiras. As pesquisas pioneiras com cinzas residuais datam de 1930 nos Estados Unidos. As pesquisas atuais caminham para o uso de adições inertes ao cimento, visando além das propriedades químicas e mecânicas, também a redução de problemas ambientais causados por 435
toneladas de finos das pedreiras e das minerados que são despejados nas adjacências destas indústrias. Somando-se a estes fatos tem-se ainda a redução do consumo de cimento cuja produção também traz grandes impactos à natureza. Já se tem verificado que a substituição de cimento por até 10% de finos não afeta muito a resistência à compressão nos concretos convencionais, segundo Alves (1983). Segundo Yamamoto (1982), a substituição de cimento por finos inertes da ordem de 20 a 30% do volume do cimento produz elevação da resistência do concreto porque abre mais espaço entre os grãos, permitindo maior eficiência na sua hidratação. Este efeito já foi admitido na pozolana convencional porque parte deste material apenas provocará dispersão dos grãos de cimento. No final do século passado, quando as resistências dos concretos atingiram novos horizontes, a adição de finos, aliada aos superplastificantes foi importantíssima para se conseguir resistências até então inatingíveis para os concretos. A alta resistência do concreto gera na pasta e consolida nos agregados. Se a pasta tiver uma distribuição de partículas que permite uma maior densidade, também terá maior resistência porque as distancias entre elas serão mínimas, bem como os poros também serão diminuídos. Existem várias equações empíricas relacionando a resistência do compósito com o diâmetro do grão do material, como por exemplo, a equação de Roy (1973): s = s o + K d -1/2 Onde: K e s o são constantes características do material e d é o diâmetro do grão. Também são impostas limitações pela porosidade conforme a equação, Roy (1973): s p = so exp (-bp) Onde: s p é a resistência do materiais poroso e p é a porcentagem de poros ou: s p = (s o + kd -a ) exp(-bp) Deve-se ainda referenciar a relação da resistência da pasta segundo Feret (1897), apud Roy (1973), cuja equação é a seguite: S = f[ Vc/(Vw + Vv)] Onde: Vc, Vw e Vv são frações dos volumes de cimento, água e vazios da pasta. Também Powers (1960), apud Roy (1973) estabeleceu à seguinte equação: fc = fc X n Onde: fc é a resistência do concreto, fc é a resistência do gel de cimento com porosidade zero e X = volume de gel de cimento/gel + espaço capilar. 436
MATERIAIS E MÉTODOS Tomou-se para esta pesquisa agregados miúdo e graúdo de micaxisto e finos de meta grauvaca, cimento comercial tipo CP II Z RS e superplastificante tipo naftaleno sulfonado. Para a composição das misturas, adotou-se o método Alves (2005), onde se estabeleceu o seguinte parâmetro já ajustado: - Massa de água por metro cúbico de concreto: - Teor de ar; - Teor de argamassa em volume. Outro parâmetro adotado foi o fator água/(cimento + finos) = 0,35. Características dos materiais - os materiais utilizados e suas principais características são: Areia artificial (micaxisto): massa específica = 2,74 g/cm³; módulo de finura = 3,27; diâmetro máximo = 4,8 mm; materiais passando na peneira de 0,075 mm = 0,47%. Brita 0 (micaxisto): massa específica = 2,76 g/cm³; material passando na peneira de 0,075 mm = 1,68%. Finos de meta grauvac. Cimento Portland CP II Z RS. Traços de concreto - os traços (Tabela 1) foram ajustados com os seguintes valores dos parâmetros: - Água por metro cúbico de concreto = 260 kg; - Volume de argamassa por m³ de concreto = 680 litros; - Volume de brita por m³ de concreto = 320 litros; Teores de substituição de cimento por finos: 5%, 7,5% e 10% em relação à massa total de cimento. Traços D1 D2 D3 D4 % de finos 0 5 7,5 10 Cimento 1 1 1 1 Finos 0 0,052 0,081 0,11 Areia artificial 0,587 0,611 0,624 0,638 437
Brita 0 1,189 1,251 1,285 1,321 A/C 0,35 0,368 0,378 0,389 Sup. plastificante 0,01 0,01 0,01 0,01 Tabela 1 - traços de concreto. Testes laboratoriais - os corpos de prova confeccionados com as misturas passaram por testes de: compressão; tração, por compressão diametral (Figura 1); determinação do módulo de elasticidade (Figura 2). Figura 1 ensaio à tração por compressão diametral Figura 2 Ensaio para determinação do módulo de elasticidade RESULTADOS E DISCUSSÕES 438
Os resultados medidos até aqui (Tabela 2) indicam que a substituição do cimento por parte de finos de pedreira não resultou na perda de resistência a compressão, chegando no caso de 7,5 % de fino a atingir resistência maior. A resistência à tração por compressão diametral demonstra pequena perda nas misturas com adição de finos. Os resultados apontam para a viabilidade da substituição, objetivo primeiro deste projeto. Permitindo o barateamento deste tipo de concreto e criação de um destino para o fino inerte de pedreira. Traços D1 D2 D3 D4 Massa unitária (kg/dm³) 2,382 2,382 2,331 2,382 Abatimento (mm) 70 65 80 55 Resist. comp. 7 dias (MPa) 42,6 42,3 41 37,5 Resist. comp. 28 dias (MPa) 43,14 45,13 43,26 43,23 Resist. Tração 7 dias (MPa) 3,54 3,66 3,67 3,76 Resist.Tração 28 dias (MPa) 4,11 3,71 3,6 3,81 Modulo de elasticidade 28 dias (GPa) 24 24,1 25,8 24,6 Tabela 2 resultados de algumas propriedades medidas. REFERÊNCIAS ALVES, J. Dafico Atividade pozolânica da cinza da casca de arroz. IBRACON: São Paulo, 1981. --------------, Resistência à compressão de argamassas e concretos preparados com cimentos aditivados. Seminário Sobre Controle da Resistência do Concreto. IBRACON, São Paulo, 1983. ---------------, Manual de Tecnologia do Concreto. 4ª edição. Editora da UCG. Goiânia, 2002. BEHLOUL, Moulod Définition d une loi de comportement du BPR. Beton 320. Xérox. BENTZ, D. P. Replacement of coarse cement particles by inert fillers in low w/c ratio concretes. II. Experimental validation. Disponível em www.sciencedirect.com/science em 21/05/2005. 439
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