52CB099[1] artigo Ibracon

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Concreto Auto-Adensável para Habitações de Interesse social

Self-compactating concrete applied to habitation of social interest

Sandra Maria de Lima (1); Andréia Dias de Oliveira (2); Lásara Dayane Gomes Silva (3); Marina De Sá Hora Santos (4)

Professora Doutora do Departamento de Construção Civil do IFMT - Cuiabá

(2); (3) e (4) Alunas do Curso Técnico em Edificações do IFMT - Cuiabá

Rua Zulmira Canavarros, 95 – Centro – Cuiabá, MT, CEP 78005-200

Resumo

Este trabalho apresenta resultados parciais de um estudo sobre a dosagem de concreto para fundações do tipo radier para habitações de interesse social, ou seja, habitações destinadas à classe social menos favorecida financeiramente. Tais habitações precisam ter seus custos otimizados, há a necessidade de minimizar o consumo de cimento, sem prejudicar a durabilidade da estrutura. Outrossim, é muito comum o sistema mutirão na construção dessas edificações, sendo importante facilitar cada etapa construtiva. Desenvolveu-se um concreto cuja resistência aos 28 dias foi de 22 MPa com um consumo de cimento de 303 kg por metro cúbico de concreto, além de apresentar características de auto-adensamento, as quais foram atestadas pelos ensaios do funil-V e slump-flow. A durabilidade do concreto foi analisada por meio do ensaio de absorção de água por imersão.

Palavras-Chave: concreto auto-adensável; habitação de interesse social; durabilidade.

Abstract

This paper presents the results of a study about the dosage of concrete to shallow foundations – radier – to be applied to build habitation of social interest, or housing for the less privileged social class financially. These constructions must be have their cost-optimized, there is the need to minimize the consumption of cement, without affecting the durability of the structure. Moreover, it is very common system task force in the construction of these buildings, then it is important to facilitate each step constructive. We developed a concrete whose strength at 28 days was 22 MPa with a cement consumption of 303 kg per cubic meter of concrete, and presents characteristics of self-compactating, which were certified by the tests of V- funnel and slump flow. The durability of concrete was analyzed by the test of water absorption by immersion.

Keywords: self-compactating concrete; habitation of social interest; durability.

1 Introdução

A solidez da economia nos dias atuais nos dá a garantia de sucesso nos empreendimentos da construção civil. Além disso, tal desenvolvimento inseriu milhões de brasileiros na classe média cujo, objetivo primordial é a aquisição da casa própria. As habitações de interesse social tornam-se alvo de vários estudos para atender a demanda social com a melhor tecnologia. Entende-se, neste caso, por tecnologia a utilização de sistemas construtivos funcionais, duráveis e acessíveis considerando a otimização de mão de obra e materiais.

Em Cuiabá, o déficit habitacional segundo o presidente da Agência Nacional de Habitação Popular, é de aproximadamente 20 mil unidades. Nesse contexto, desenvolveu-se um estudo sobre a dosagem de concreto para fundações do tipo radier para habitações de interesse social. Para que tais habitações tenham seus custos otimizados, há a necessidade de minimizar o consumo de cimento, sem prejudicar a durabilidade da estrutura. Outrossim, é muito comum o sistema mutirão na construção dessas edificações. Sendo assim, é importante facilitar cada etapa construtiva.

O concreto auto-adensável é uma tecnologia favorável às condições solicitadas pelas construções de habitações de interesse social, uma vez que a sua produção envolve baixo consumo de cimento e ganho na produtividade, pois dispensa o adensamento em canteiro de obras e garante a moldagem adequada de elementos estruturais com pequenas dimensões e alta densidade de armaduras. Sendo assim, tais características vêm ao encontro das especificidades das fundações do tipo radiers, as quais são as mais utilizadas na construção das habitações de interesse social.

O concreto auto-adensável (CAA) surgiu no Japão, na década de 80, como uma variação do concreto de alto desempenho (CAD). Para os japoneses o alto desempenho está intrinsecamente relacionado à facilidade de se trabalhar com o concreto (TRABALHABILIDADE), ou seja, em se empregar o mínimo de esforço para lançar, espalhar e adensar o material.

Além dessas facilidades, o CAA minimiza a poluição sonora causada pelas concretagens em obras. A todas essas características soma-se a durabilidade do CAA, uma vez que este é uma variação do CAD.

Sendo assim o CAA pode ser definido como um concreto de alto desempenho com excelente deformabilidade no estado fresco e alta resistência à segregação. Esse concreto possui a capacidade de se moldar nas formas sem vibração, passando coeso, por meio das armaduras (CATOIA et.al, 2009).

Para atestar as características do concreto, foram utilizados os ensaios de Funil – V, slump flow e a durabilidade foi analisada por meio do ensaio de absorção de água por imersão.

2 Método

O método utilizado para a dosagem do concreto auto-adensável foi o proposto pelo Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento - LMABC – da Escola de Engenharia de São Carlos (CATOIA et al., 2009).

Sendo a pasta dos concretos responsável pela viscosidade e as argamassas responsáveis pela estabilidade da mistura, em se tratando de coesão, o grupo de pesquisadores do LMABC (CATOIA, et.al; 2009), idealizou um novo método de dosagem de CAA.

Este método consiste em dosar uma argamassa com propriedades que atendam aos requisitos de fluidez e viscosidade necessárias para atribuir ao concreto o auto adensamento.

Após determinar o traço da argamassa, a qual foi composta por cimento, sílica ativa e três tipos de areia (1 média, 1 fina e 1 muito fina), e por um aditivo superplastificante (glenium 51), ao grupo de pesquisadores do LMABC foi adicionando a composição de agregados graúdos (brita 1 e brita 0) à argamassa até se obterem as características necessárias para a produção do CAA.

Tais verificações foram feitas por meio dos ensaios de slump-flow test, funil V e caixa L.

Neste trabalho seguiremos os mesmos passos e, como não temos os dados da consistência da argamassa, vamos considerar que será necessário que tenha um espalhamento de 65 cm, até chegarmos ao CAA.

O traço da argamassa encontrado por Catoia et al (2009) foi de 1:0,1:3,4:0,58 com 1,5% de aditivo superplastificante Glenium 51.

Apresenta-se a seguir, a sequência da dosagem LMABC passo-a-passo:

1) Escolha dos materiais e caracterização dos mesmos;

2) Empacotamento dos agregados miúdos;

3) Empacotamento dos agregados graúdos;

4) Ensaio de sinergia entre aglomerantes e aditivos;

5) Determinação do traço da argamassa;

6) Adição dos agregados graúdos para obtenção do traço do CAA;

7) Ensaios tecnológicos;

8) Interpretação dos resultados e análise de desempenho do CAA;

9) Criação de novos traços a partir dos mesmos materiais utilizados.

3 Materiais

Os concretos auto-adensáveis são compostos, praticamente pelos mesmos materiais dos concretos convencionais vibrados (CCV), ou seja: aglomerantes, agregados graúdos, agregados miúdos, água, aditivo e adições.

Entretanto, para a dosagem de CAA faz-se necessário uma nova característica para os agregados miúdos e/ou a utilização de um aditivo específico.

Para manter o concreto auto-adensável coeso sem que haja exsudação e segregação faz-se necessário o acréscimo de finos (dimensão inferior a 75 µm) no concreto ou a adição de aditivo modificador de viscosidade (VMA). Tutikian e Dal Molin (2008), Reis et al (2009) e Catoia et al (2009) recomendam a adição de finos ao invés do uso do aditivo modificador de viscosidade. Todos esses autores ressaltam que o aditivo pode encarecer o concreto além de ter a estabilidade comprometida. Nesta pesquisa optou-se pelo uso de finos para manter a estabilidade do concreto.

Os finos podem ser adicionados em composição com os agregados miúdos, quando não tiverem ação pozolânica, ou em substituição em massa aos aglomerantes quando pozolânicos.

Além do aditivo modificador de viscosidade, será imprescindível um aditivo plastificante ou superplastificante.

    1. Aglomerantes

O Cimento Portland utilizado na constituição do CAA é o pozolânico resistente a sulfatos – CPIV - 32 RS. Segundo o fabricante, esse cimento apresenta na sua composição silicatos de cálcio, aluminato e ferro, sulfato de cálcio, filler carbonático e pozolana, pois são recomendados em aplicações que necessitem de moderada resistências nas primeiras idades e que estejam expostas a ataques químicos provenientes do meio ambiente, especialmente os sulfatos.

Para a produção do concreto auto-adensável, foi utilizado como adição mineral a sílica ativa. Composta por sílica amorfa, carbono, óxido de ferro, aluminato e magnésio. Ela serve para melhorar e manter a trabalhabilidade bem como para regular a quantidade de cimento. As adições podem melhorar significativamente a durabilidade do concreto e também a coesão entre as partículas do concreto fresco. Na tabela 1, destacam-se os resultados da massa da unidade de volume dos materiais:

Tabela 1Massa Específica (g/cm³).

Cimento

Sílica

3,26

2,17

    1. Agregados

Para o empacotamento que consiste em misturar os agregados com diferentes granulometrias, foram utilizadas britas 19 mm, 9,5 mm e 6,3 mm, pois, a capacidade de fluir bem entre os obstáculos da ferragem, por exemplo, depende principalmente do tamanho máximo do agregado graúdo.

O ensaio do empacotamento resultou numa mistura de agregados graúdos, composta por 70% da brita 19 mm, 27% da brita 9,5 mm e 3% da brita 6,3 mm (figura 1).

No CAA foi utilizada areia média, pois na região de Cuiabá é mais fácil de ser adquirida, e pretende-se viabilizar o uso desse concreto em obras correntes, mormente nas habitações de interesse social.

Figura 1 – Britas utilizadas no empacotamento para produção do CAA.

Confere na tabela 2 as características físicas dos agregados obtidas em ensaios de laboratório:

Tabela 2Características físicas dos agregados.

Agregado

Massa Específica

(g/cm³)

Absorção

(%)

Pulverulento

(%)

Massa Unitária

Kg/dm

Graúdo

2,72

0,5

5

1,47

Miúdo

2,63

0,5

-

1,52

A tabela 3 apresenta o resultado do ensaio de granulometria para os agregados miúdos e graúdos.

Tabela 3Características dos agregados obtidas no ensaio de granulometria

Agregado

Dimensão máxima (mm)

Módulo de finura

Graúdo (mistura do empacotamento)

19,0

6,78

Miúdo

1,2

2,74

    3.3 Aditivos

Na produção de concretos auto-adensáveis é praticamente indispensável o uso de aditivo. Nesta experiência foi usado no CAA o super fluidificante (Flowtec da El Condor), pois aumenta a fluidez e também auxilia na dosagem do concreto para fundações do tipo radier para habitações de interesse social, no preenchimento de fôrmas em alto relevo, fachadas em concreto aparente, painéis arquitetônicos, vigas, lajes, e peças densamente armadas.

4 Dosagem do Concreto Auto-Adensável

O estudo de dosagem do concreto foi iniciado pela determinação das características dos materiais escolhidos e, em seguida, foi feito o empacotamento da brita e depois foi analisada a argamassa (cimento, sílica, aditivo, areia e água) e por fim, adicionou-se o agregado graúdo e analisou-se o concreto. O espalhamento da argamassa foi de 300 mm obtido pelo tronco de cone da mesa de Graff, entretanto não promoveu-se o adensamento pela queda da mesa (figura 2).

A partir da análise da argamassa, determinou-se um traço respectivo a 1:3: 0,65 (aglomerante: areia : água/aglomerante) e uma proporção de aditivo equivalente a 2,25% em relação à massa do aglomerante.

Figura 2 – Dosagem da argamassa auto-adensável – medida do espalhamento

Instituiu-se o teor de sílica ativa em 10% em adição a massa de cimento, para evitar a segregação dos materiais constituintes do concreto além de garantir a coesão.

Para demarcar o traço do concreto usou-se o traço da argamassa, definido após várias tentativas, e acrescentou-se agregado graúdo, em quantidade determinada experimentalmente, até obter-se as condições de auto-adensamento (figura 3).

Figura 3 – Dosagem experimental do CAA

Tais condições são confirmadas pelos ensaios de slump-flow, cuja medida da área de espalhamento deverá estar entre 60 cm e 70 cm, e o ensaio de escoamento do concreto no funil-V, cujo tempo medido deverá ser menor que 10 s (figura 4). O funil V mede a fluidez do CAA e não pode ser empregado para agregados com dimensão máxima acima de 20 mm. O ensaio consiste em preencher o funil com concreto e medir o tempo que o material leva para escoar do funil.

Outrossim, verificou-se a estabilidade do material visualmente, analisando-se a exsudação e a coesão do concreto.

Figura 4a – Ensaio do funil-V

Figura 4b – Ensaio do slump-flow

Figura 4 – Ensaio para verificação das características de auto-adensamento

Determinou-se então o traço final do concreto 1:0, 1:3: 0,86 (cimento, sílica, areia, brita e água), respectivamente.

5 Resultados

O estudo da dosagem do concreto auto-adensável resultou no traço descrito na tabela 4 com as respectivas propriedades mecânicas e de durabilidade:

Tabela 4 – Resultado da dosagem do concreto auto-adensável e suas respectivas propriedades.

Concreto auto-adensável

Traço unitário (1:a:p:a/agl)

1:3:2,6:0,86 – aglomerante composto por 90% de CP IV 32 RS e 10% de sílica ativa.

Consumo de aglomerante por m³ de concreto

303

Tempo de escoamento no Funil – V

3

Área de espalhamento - slump flow (cm)

58

Resistência à compressão axial (MPa)

7 dias

14 dias

28 dias

16

20

22

Absorção de água por imersão (%)

3,66

6 Conclusões

O concreto produzido por esta pesquisa apresentou as caracterísitcas necessárias para classificá-lo como auto-adensável. Também atingiu a resistência mínima necessária para utilização em obras com fins estruturais. Pôde-se, ainda, a partir de materiais facilmente encontrados no comércio de Cuiabá e região, produzir um concreto com índice de 3,66% de teor de absorção de água, o que o coloca como um concreto de alto desempenho quanto à durabilidade, fato este muito importante mediante a aplicação do mesmo em fundações do tipo radiers, as quais ficam em contato com o meio externo – terreno – expondo-o às agressividades.

Em virtude de se ter utilizado o cimento Portland CP IV 32 RS, espera-se que a idades mais avanlçadas – 63 dias – sejam alcançadas resistências maiores, tornando esse concreto mais eficiente em relação ao consumo de cimento por m³ de concreto.

Serão feitas novas dosagens com a utilização de aditivos superplastificantes com o intuito de diminuir o fator a/agl, e o índice de absorção de água por imersão.

7 Agradecimentos

As autoras agradecem a El Condor pela doação de insumos para a realização desta pesquisa.

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ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBCxxxx

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