Concreto Autoadensável com Finos de Marmorarias (2)

Concreto Autoadensável com Finos de Marmorarias (2)

(Parte 1 de 4)

Dissertação de Mestrado submetida à banca examinadora do Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Mestrado em Engenharia Civil com ênfase em Materiais de Construção Não Convencionais, da Faculdade de Tecnologia da Universidade Federal do Amazonas, como requisito para obtenção de título de Mestre em Engenharia Civil.

Orientador: DSc. João de Almeida Melo Filho

Rodrigues. Melquizedec Arcos

Utilização dos resíduos de cortes de placas de mármores e granitos como adição na fabricação de concreto autoadensável . Manaus, FT/UFAM, 2015.

Orientador: DSc. João Almeida Melo Filho.

Dissertação de Mestrado apresentado a Coordenação do Curso de Mestrado em Engenharia Civil do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da FT/UFAM.

1. Resíduos sólidos 2. Concreto Autoadensável 3. Reciclagem.

iv

Este Trabalho de Dissertação de Mestrado foi julgado adequado como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, do Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil da FT/UFAM.

Aos meus pais, esposa e filha, por dividirem e alimentarem comigo meus ideais, sempre me estimulando a enfrentar os obstáculos de cabeça erguida e pela confiança e amor a mim dedicados.

Ao meu orientador, Prof. DSc. João de Almeida

Melo Filho, pelo incentivo e orientações realizadas neste trabalho.

vi

"Para resolver um problema ou alcançar um objetivo, você não precisa saber todas as respostas com antecedência, mas deve ter uma ideia clara do problema ou do objetivo que quer alcançar". (William Clement Stone)

vii

A Deus, por encher minha vida de dádivas e de esperança, força e vontade para vencer os desafios constantemente encontrados em minhas jornadas;

Aos meus pais, Gracildo Lopes Rodrigues e Elizabeth Arcos Rodrigues, pelas palavras e atitudes que renovaram e ainda renovando minha persistência e me acalentam sempre na hora certa;

Aos meus irmãos e seus cônjuges por participarem de forma incentivadora na etapa inicial e de forma participativa na etapa final, até mesmo nos ensaios de laboratórios em que foi necessário auxílio na forma de força física para executá-los;

À minha esposa, Inácia Oliveira de Azevedo Rodrigues, por dividir sua vida comigo, pela dedicação em mim concedida e por propiciar a felicidade nos momentos de convívio;

À minha filha, Giulia Mel Azevedo Rodrigues, por trazer alegrias com sua simples, porém forte e simpática presença propiciaram doses de incentivo que me estimularam em todos os momentos;

Aos professores, por nos guiarem, nos levarem além das teorias e técnicas, nos ensinando o valor de nossa nova profissão;

Ao orientador deste trabalho, Professor DSc. Joâo de Almeida Melo Filho, por coordenar as atividades que resultaram neste e por sempre estar disponível e acessível para boas orientações de forma profissional e concisa sem deixar de manter um relacionamento pessoal e amigo; Aos técnicos e demais colaboradores dos laboratórios de materiais de construção, viii de química analítica e de mecânica dos solos pela paciência e acompanhamento dos ensaios e manuseios de materiais e equipamentos, em especial aos Srs. Nilson, Jorge, Zeca, Rosivaldo e Reinaldo;

Às técnicas administrativas, Srta. Joelma e Srta. Beatriz, pela prontidão em todos os atendimentos ocorridos na secretaria do curso e que foram também essenciais à realização deste;

Aos colegas de curso do mestrado, muito obrigado pela amizade, convívio e apoio. Especial agradecimento ao amigo Engenheiro Civil Wanderson Félix Santos, pela contribuição em todas as fases do curso: nas disciplinas cursadas, na obtenção dos materiais utilizados nos ensaios, na realização dos ensaios laboratoriais e todas as outras etapas do curso;

Aos amigos e colegas de trabalho, que compartilharam os meses de estudo e expectativas nessa vida escolar;

Às empresas, que de forma espontânea cederam grande parte dos materiais necessários à realização dos ensaios de laboratórios, e que de forma informal permitiram o uso de seus nomes nesse trabalho. Agradecimento às empresas: Supermix concretos, Granmarmore Comércio Ltda, Di Qualita marmoraria, Manaus Mármores e Granitos, Marmoraria Marmogran, Vemagran Mármores e Granitos Ltda, e alguma outra não lembrada aqui;

Ao diretor do Instituto de Criminalística do estado do Amazonas, perito criminal

Dr. Carlos Fernandes, e ao gerente de perícias, perito criminal Dr. Adilson Benchaia, local em que atuo como Perito Criminal – Engenheiro Civil, por permitir reorganização de meus horários sempre que isso se mostrou necessário; Ao diretor da Escola Superior de Tecnologia, MSc Cleto Leal, e ao Coordenador ix do curso de engenharia mecânica, DSc. Gilberto Delpino, ambos da Universidade do Estado do Amazonas (UEA), por entenderem os motivos de minha ausência em algumas atividades relacionadas a pesquisa, ensino e extensão naquela renomada Instituição de Ensino Superior, local em que exerço a função de Professor Auxiliar;

Aos acadêmicos do Curso de Engenharia Civil da UFAM, dos anos 2012 e 2013, e aos acadêmicos do Curso de Engenharia Mecânica da UEA, de 2014, pela benevolência e compreensão por vezes me encontrarem sobrecarregado com outras atividades, deixando-os afastados quando precisavam tirar suas dúvidas e não me encontravam na faculdade.

LISTA DE FIGURAS14
LISTA DE TABELAS19
LISTA DE EQUAÇÕES21
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS2
RESUMO27
ABSTRACT28
1. INTRODUÇÃO1
1.1 Motivação1
1.2 Estrutura da Dissertação4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA5
2.1 Concreto Autoadensável - CAA5
2.1.1 Definição5
2.1.2 Vantagens e Desvantagens do CAA6
2.1.3 Propriedades reológicas do CAA8
2.1.4 Propriedades mecânicas do CAA10
2.1.5 Propriedades físicas e químicas do CAA13
2.2 Uso de Adições Minerais e de Aditivos Químicos no Concreto14
2.2.1 Adições minerais14
2.2.1.1 Material pozolânico18
2.2.1.2 Material cimentante19
2.2.1.3 Filer19
2.2.2 Aditivos químicos para concretos20
2.3 Aproveitamento de Resíduos Pétreos24

x 2.3.1 Rochas ornamentais.................................................................................................... 24

2.3.2 Produção e aproveitamento dos resíduos25
2.3.3 Resíduos das marmorarias27
3. MATERIAIS E MÉTODOS32
3.1 Estudo Experimental32
3.2 Materiais35
3.2.1 Cimento35
3.2.2 Resíduos de Mármores e Granitos - RMG36
3.2.2.1 Fluorescência por Raio-X37
3.2.2.2 Massa Específica38
3.2.3 Agregados39
3.2.3.1 Granulometria e Massas Unitárias40
3.2.4 Superplastificantes40
3.2.4.1 Teor ótimo de superplastificantes42
3.3 Dosagem Experimental do Concreto4
3.4 Propriedades Reológicas47
3.4.1 Ensaio de coesão e fluidez no slump flow e slump flow 50047
3.4.3 Ensaio de Fluidez no Funil V51
3.4.4 Ensaio de Fluidez na Caixa L53
3.5 Propriedades Mecânicas5
3.5.1 Resistência à compressão56
3.5.2 Resistência à flexão57
3.6 Propriedades Físicas e Químicas58
3.6.1 Absorção, índice de vazios e massa específica58
3.6.2 Reatividade álcali-agregado59
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES62
4.1 Propriedades dos materiais62
4.1.2 Resíduos RMG63
4.1.2.1 Massa específica63
4.1.2.2 Fluorescência de raio X64
4.1.3 Agregados65
4.1.3.1 Granulometria e Massas Unitárias65
4.1.4 Superplastificantes67
4.2 Propriedades reológicas69
4.2.1 Ensaio de coesão e fluidez no slump flow69
4.2.3 Ensaio de fluidez no Funil V74
4.2.4 Ensaio de Fluidez na Caixa "L"76
4.3 Propriedades mecânicas78
4.3.1 Resistência à compressão78
4.3.1 Resistência à flexão82
4.4 Propriedades físicas e químicas83
4.4.1 Absorção, Índice de Vazios, Massa Específica83
4.4.2 RAA: Método acelerado em barras de argamassas e concreto85
5. CONCLUSÕES8
5.1 Conclusões8
5.2 Sugestões para Futuras Pesquisas90
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS92
7. APÊNDICES9
7.1 Gráficos de resistência à compressão9
7.2 Gráficos de resistência à flexão107
7.3 Obras em Manaus107
ANEXOS109
Dosagem do CAA – ABCP109

xii Método de dosagem da Associação Brasileira de Cimento Portland - ABCP. ......................... 109 xiii xiii

xiv

Empacotamento adequado. Fonte: (ANDRADE, 2012)17
Cavalcanti, 2006)2
Figura 3: Placas no pátio da marmoraria27
são cortadas28
provenientes do corte das placas28
granitos provenientes do corte de placas29
resíduo fino - pó - deixado secar29
dolomita (3); b) do granito (4): Quartzo (5), mica (6) e feldspato (7)30
Figura 9: Fluxograma das etapas da pesquisa32
separar os grãos de RMG37
RMG com diâmetro menor que 0,075mm37
Figura 12: Equipamento de espectroscopia por fluorescência de raios X38

Figura 1: Empacotamento das partículas com o cimento: (a) Falha de empacotamento; (b) Figura 2: Micrografia de partículas de cimento em uma solução água-cimento: (a) com aditivo superplastificante; (b) sem aditivo superplastificante (MEHTA & MONTEIRO, 1994, apud Figura 4: Placa de granito a ser cortada: (a) Placa no pátio; (b) área útil da placa, bordas que Figura 5: Corte da placa: (a) Desenho na placa; (b) Aparas de mármores e granitos Figura 6: : Produtos finais do corte da placa: (a) Peça projetada; (b) Aparas de mármores e Figura 7: Resíduo na forma de lama e pó: (a) Tanque de decantação da lama; (b) Aspecto do Figura 8: Esquema da composição mineralógica típica: a) do mármore (1): calcita (2) e Figura 10: Preparação dos resíduos das marmorarias: (a) Pré-secagem da lama proveniente dos tanques de decantação das empresas; (b) Moinho de mandíbulas utilizado para triturar e Figura 1: Preparação dos resíduos: (a) Aspecto dos resíduos após passar pelo moinho; (b) Figura 13: Equipamentos utilizados no ensaio do percentual ótimo de aditivo: (a) Suporte do funil; (b) Funil de Marsh; (c) Proveta; (d) Peneira de abertura 2,4 m. .................................. 42 xv

tempo de escoamento no funil de Marsh43
peneira 2,4 m; (b) Material retido na peneira e que deve ser descartado4
Figura 16: Corpos de prova moldados45
nivelada; (b) tronco de cone contendo CAA, início do ensaio48
do espalhamento no ensaio do "slump". Fonte: Marangon, 2011, pg 5749
tempo para alcançar diâmetro igual a 500 m51
Figura 20: Funil V: (a) Dimensões do funil V; (b) Funil V e base de apoio52
Figura 21: Dimensões da caixa em forma de L recomendadas (fonte: EFNARC, 2002)54
Figura 2: Ensaio da caixa L em andamento (fonte: Tutikian e Dal Molin, 2008, p 5)54
(b) Corpo de prova sendo prensado57
flexão57
Figura 25: Prensa EMIC utilizada nos ensaios de flexão58
hidrostática dos corpos de prova59
comparador61

Figura 14: Procedimentos para determinação do percentual ótimo de superplastificante: (a) Misturados insumos no misturador planetário; (b) Peneiramento da calda: (c) Medida do Figura 15: Preparação da pasta de cimento para ensaio no funil de marsh: (a) Peneiramento na Figura 17: Ensaio de fluidez do CAA: (a) Marcação do diâmetro de 500 m na placa metálica Figura 18: Medidas do abatimento e do espalhamento: (a) Medida do abatimento; (b) Medida Figura 19: Ensaio do Slump flow T50cm: (a) início do ensaio slump flow; (b) mede-se o Figura 23: Ensaio de compressão axial simples: (a) Prensa utilizada, capacidade = 300 KN; Figura 24: Placas de CAA: (a) nas formas; (b) desformadas; (c) cortadas para ensaio de Figura 26: Ensaio de absorção de água, índice de vazios e massa específica: (a) pesagem normal dos corpos de prova; (b) fervura da água com corpos de prova; (c) pesagem Figura 27: Ensaio para avaliação da reação álcali-agregado: (a) moldagem das barras. (b) barras de argamassas curadas; (c) medida dos comprimentos das barras com relógio Figura 28: Gráfico - análise granulométrica da areia e da brita zero. ...................................... 67 xvi

Marsh68
Figura 30: Mistura CS0. a) Espalhamento; b) Medida do slump flow71
Figura 31: Mistura CS10. a) Espalhamento; b) Visualização da borda sem segregação71
Figura 32: Mistura CS15. a) Espalhamento; b) Medida do slump flow71
Figura 3: Mistura CS20. a) Espalhamento; b) Visualização da borda sem segregação72
Figura 34: Mistura CW0. a) Espalhamento; b) Medida do slump flow72
Figura 35: Mistura CW10. a) Espalhamento; b) Visualização da borda sem segregação72
Figura 36: Mistura CW20. a) Espalhamento; b) Visualização da borda sem segregação73
Figura 37: Mistura CW30. a) Espalhamento; b) Visualização da borda sem segregação73
com segregação73
do material75
portão; (b) Medida da altura H2 alcançada pelo concreto na extremidade da caixa L7
contendo concreto; (b) Marcação de 40 cm na caixa L7
Figura 42: Gráfico resistência à compressão aos 14, 28 e 90 dias, CAA com SIKA79
PowerFlow80
(formação de gel)81

Figura 29: Gráfico dos tempos de escoamentos das pastas de cimento com RMG no funil de Figura 38: Mistura CW40. a) Espalhamento e segregação no centro; b) Visualização da borda Figura 39: Ensaio de fluidez no funil V: (a) Abertura da porta do funil V; (b) Escoamento Figura 40: Ensaio de habilidade passante na caixa L: (a) Concreto escoado após a abertura do Figura 41: Ensaio de habilidade passante na caixa L: (a) Caixa L com a parte vertical Figura 43: Gráfico resistência à compressão aos 7, 28 e 90 dias, CAA com aditivo Figura 4: Aspecto da mistura seca: (a) Superfícies cônicas com ângulos de inclinação próximos de 45° com a superfície original dos corpos de prova; (b) Aspecto da mistura dos agregados e argamassa; (c) Contato entre agregado e argamassa sem borda de reação Figura 45: Ensaio de flexão em placas de concreto: a) Corpo de prova na prensa no início do ensaio; b) Detalhe dos quatro pontos atuando no corpo de prova. ........................................... 83 xvii

86
87
com superplastificante PowerFlow. Idade: 7 dias9
com superplastificante PowerFlow. Idade: 28 dias9
com superplastificante PowerFlow. Idade: 90 dias100
dias100
dias101
dias101
dias102
dias102
dias103
dias103

Figura 46: Análise de RAA: a) Fôrma das barras; b) Molde das barras; c) Barras deformadas. Figura 47: Deformação das barras de argamassas e de concreto imersas em solução alcalina. Figura 48: Gráfico: curva de tensão x tempo referente a compressão de CP. CAA preparado Figura 49: Gráfico: curva de tensão x tempo referente a compressão de CP. CAA preparado Figura 50: Gráfico: curva de tensão x tempo referente a compressão de CP. CAA preparado Figura 51: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 0% de RMG, idade = 3 Figura 52: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 0% de RMG, idade = 14 Figura 53: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 0% de RMG, idade = 28 Figura 54: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 0% de RMG, idade = 90 Figura 5: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 10% de RMG, idade = 3 Figura 56:Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 10% de RMG, idade = 14 Figura 57: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 10% de RMG, idade = 28 Figura 58: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 10% de RMG, idade = 90 dias. ......................................................................................................................................... 104 xviii

dias104
dias105
dias105
dias106
dias106
dias107
90 dias107
portugal-e-financiamento-sera-da-caixa/108
inaugurada-em-manaus-239964-1.aspx108

Figura 59: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 20% de RMG, idade = 14 Figura 60: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 20% de RMG, idade = 28 Figura 61: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 20% de RMG, idade = 90 Figura 62: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 30% de RMG, idade = 3 Figura 63: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 30% de RMG, idade = 14 Figura 64: Gráfico tensão X tempo. Compressão de CP - CAA com 30% de RMG, idade = 28 Figura 65: Gráfico tensão X tempo. Flexão das placas: CP - CAA-REF, 0% de RMG, idade = Figura 6: Construção da Arena da Amazônia: a) Foto: Diego Toledano/G1 AM, http://globoesporte.globo.com/blogs/especial-blog/teoria-dos-jogos/post/o-valor-da-arenaamazonia.html; b) Foto: Chico Batata / AGECOM. http://www.amazonas.am.gov.br/2013/03/cobertura-da-arena-da-amazonia-e-produzida-em- Figura 67: Construção da Ponte Rio Negro: a) Foto: http://piniweb.pini.com.br/construcao/tecnologia-materiais/ponte-sobre-o-rio-negro-einaugurada-em-manaus-239964-1.aspx; b) Foto: http://piniweb.pini.com.br/construcao/tecnologia-materiais/ponte-sobre-o-rio-negro-e- Figura 68: Utilização das Curvas de Abrams. ........................................................................ 1

Tabela 1: Concretos produzidos3

xix

ensaio de slump flow, segundo a NBR 1582350

Tabela 2: Classes de espalhamento, aplicação e exemplo de utilização do CAA em função do

ensaio de slump flow T50, segundo a NBR 1582351

Tabela 3: Classes de espalhamento, aplicação e exemplo de utilização do CAA em função do

no funil V, segundo a NBR 1582353

Tabela 4: Classes viscosidade plástica aparente do CAA em função dos tempo de escoamento

segundo a NBR 158235
Tabela 6: Classificação granulométrica de acordo com a NBR 15577-200960
Tabela 7: Módulo de finura para o cimento Amazon CP-I-3262
Tabela 8: Resistência à compressão da argamassa63
Tabela 9: Propriedades Físicas do RMG64
Tabela 10: Composição química do RMG64
Tabela 1: Propriedades da areia6
Tabela 12: Propriedades do agregado graúdo - brita zero6
Tabela 13: Ensaios para determinação do teor de superplastificante Sikament 25168
Tabela 14: Ensaios para determinação do teor de superplastificante PowerFlow68

Tabela 5: Classes de habilidade passante do CAA em função dos valores obtidos na caixa L,

espalhamento até ϕ = 500 m, obtidos no ensaio slump flow T 5070
Tabela 16: Resultados do tempo de escoamento do CAA no funil V74
Tabela 17: Resultados obtidos na caixa "L"76
Tabela 18: Resistência à compressão dos corpos de provas – CCA com SIKA78

Tabela 15: Medida do diâmetros de abatimentos obtidos no slump flow e tempo de Tabela 19: Desvio padrão e coeficiente de variação - CAA com Sika. .................................... 78

Tabela 20: Resistência à compressão dos corpos de provas - CAA com Power Flow78
Tabela 21: Desvio padrão e coeficiente de variação - CAA com Power Flow79
CAA82
Tabela 23: Massa de cada CP de CAA84
Tabela 24: Absorção, Índice de vazios e Massa específica dos CPs de CAA85

Tabela 2: Resistência á flexão. Tensões e cargas obtidas nos ensaios de flexão de placas de

concreto86
Tabela 26: Consumo de água para abatimento de concreto (l/m³)1

Tabela 25: Valores dos comprimentos e percentual de expansão da barras de argamassa e Tabela 27: Consumo de agregado graúdo .............................................................................. 112

Equação 1: Resistência do concreto aos jdias110
Equação 2: Cálculo do consumo de cimento1
Equação 3: Cálculo do consumo de agregado graúdo112
Equação 4: Cálculo do volume de areia113

xxi Equação 5: Traço do concreto a ser utilizado. ........................................................................ 113

xi

API Adições Predominantemente Inertes APR Adições Predominantemente Reativas ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas AMV Aditivo Modificador de Viscosidade ASTM American Society for Testing and Materials CA Concreto Armado CAA Concreto Autoadensável CAAF CAD

CAA no estado fresco Concreto de Alto Desempenho

CCV Concreto Convencional Vibrado CEE Comissão de Estudos Especiais da ABNT CP Cimento Portland C-REF Concreto de Referência CS CAA com aditivo Sikament 251 da SIKA CS0 CAA com aditivo Sikament sem RMG CS10 CAA com aditivo Sikament contendo 10% de adição de RMG CS15 CAA com aditivo Sikament contendo 15% de adição de RMG CS20 CAA com aditivo Sikament contendo 20% de adição de RMG xi

CV Coeficiente de variação CW CAA com aditivo Powerflow 1159 da MC-Bauchemie do Brasil CW0 CAA com aditivo Powerflow sem RMG CW5 CAA com aditivo Powerflow contendo 5% de adição de RMG CW10 CAA com aditivo Powerflow contendo 10% de adição de RMG CW20 CAA com aditivo Powerflow contendo 20% de adição de RMG CW30 CAA com aditivo Powerflow contendo 30% de adição de RMG CW40 CAA com aditivo Powerflow contendo 40% de adição de RMG EFNARC European Federation of National Associations Representing producers and applicators of specialist building products for Concrete

EN European Norm IFBQ Instituto Falcão Bauer da Qualidade IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas LS Aditivos a base de lignossulfonados MC Empresa fabricante do superplastificante powerflow 1159 MS Aditivos a base de melamina sulfonato M. U. Massa Unitária NBR Norma Brasileira NF Não formada NM Norma MERCOSUL NS Aditivo a base de naftaleno sulfonado NPT Núcleo de Pesquisas Tecnológicas PBQP-H Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade no Habitat xxiv

PC Aditivo base de policarboxilatos PJ Medida da habilidade passante no anel J PL Quociente entre H1 e H2 na caixa L RAA Reação álcali-agregado RAC Reação álcali-carbonato RAS Reação álcali-sílica RASS Reação álcali-silicato RBMG Resíduo de Beneficiamento de Mármore e Granito RCMG Resíduo do Corte de Mármore e Granito RG Rejeito de granito RGT Rejeito de granito triturado RM Rejeito de mármore RMG Rejeito de mármore e Granito RMT Rejeito de mármore triturado RS Medida da resistência à segregação do CAA no tubo U RSMG Resíduo de serragem de mármore e granito SiKA Empresa fabricante do superplastificante Sikament 251 SF Espalhamento do CAA SP Superplastificante TO Medida do grau de fluidez do CAA no ensaio Orimet UFAM Universidade Federal do Amazonas VF Tempo de escoamento no funil V VS Tempo de escoamento do CAA até alcançar diâmetro de 50 cm

xxv a/c Relação água/cimento a/f Relação água/finos C Consumo de cimento

C2 S Silicato dicálcico

C3 A Aluminato tricálcico

(Parte 1 de 4)

Comentários