1- introdução



Baixar 157.96 Kb.
Encontro26.03.2018
Tamanho157.96 Kb.


Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 200020

30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC




Dosagem de concreto de cimento portland ARI RS com e sem aditivo plastificante redutor de água tipo P (ABNT) – Avaliação das propriedades e custos preliminares de aquisição


H. F. Martins1, V. Gomes1, S. L. Weber1,2, L.R.Prudêncio Júnior1

1 Departamento de Engenharia Civil, Núcleo de Pesquisa em Construção

Universidade Federal de Santa Catarina



2 Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná

Campus Universitário – Trindade


C.P. 476 88040-000 – Florianópolis – SC


tel: (048) 3315170

e-mail: ecv3vgs@ecv.ufsc.br


Resumo



A dosagem de concreto seleciona e estabelece as proporções adequadas dos componentes do produto. O método objetiva satisfazer, com o menor custo possível, os requisitos de trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade. Aplicando-se o método de dosagem de concreto do IPT/EPUSP, desenvolveu-se traços experimentais com o objetivo de se avaliar os custos de produção de concretos de cimento Portland ARI-RS com e sem o uso de aditivo plastificante redutor de água tipo P (ABNT). Para um mesmo intervalo de valores de resistência mecânica à compressão, verificou-se que o custo de aquisição dos materiais para formulação do concreto com aditivo foi cerca de 6% maior do que o concreto sem aditivo.

Palavras-chave: dosagem de concreto, resistência mecânica, aditivo plastificante redutor de água, custos de aquisição de matérias-primas.



1 - INTRODUÇÃO

Dosagem de concreto é o processo pelo qual faz-se a seleção dos componentes adequados determinando suas quantidades relativas de forma a obter um concreto que preencha basicamente os requisitos de trabalhabilidade, resistência mecânica e durabilidade de maneira mais econômica possível.

O método do Instituto de Pesquisas Tecnológicas – método IPT/EPUSP, também conhecido como dos 4 quadrantes, baseia-se no ajuste de curvas de resistência e trabalhabilidade em função dos requisitos estruturais e de produção da estrutura em canteiro. Utilizando os materiais usados em obra, produz-se um traço piloto (m=5) em laboratório e determina-se experimentalmente o teor de argamassa ideal () para obter-se um concreto trabalhável. Conhecido , produz-se dois novos traços, um mais rico ( geralmente m=3,5) e um mais pobre (m=6,5). Estes três traços devem ser produzidos com a consistência (abatimento) igual ao recomendado para a obra.

A partir dos resultados de resistência, são traçadas as curvas de Abrams e, em função de a/c a curva de Lyse e por interpolação, determina-se o proporcionamento ideal do concreto(1,2).


2 - MATERIAIS E MÉTODOS
O conhecimento das características dos materiais é de fundamental importância pela influência que exercem na dosagem do concreto.
2.1 - Caracterização dos agregados

A caracterização dos agregados utilizados na dosagem do concreto, consistiu dos seguintes ensaios(3,4,5) :



  • Determinação da massa específica da areia (processo do picnômetro);

  • Determinação da massa específica da brita (processo da balança hidrostática);

  • Análise granulométrica da areia e da brita;

  • Determinação de massa unitária do concreto;

  • Umidade da areia.

Os resultados desta caracterização encontram-se na Tabela I.
Tabela I - Análise granulométrica da areia e da brita oriundas da região do Vale do Itajaí-SC.

Analise granulométrica

Agregados


Areia

Brita

Dimensão máxima (NBR7217/87)

4,8 mm

19 mm

Dimensão mínima (NBR7217/87)

0,15 mm

6,3 mm

Módulo de Finura (NBR7217/87)

2,98

6,77

Classificação (NBR 7211 / 83)

Zona 3

Brita 1

Massa específica (NBR9776/87)

2,56 kg/dm3

2,65 kg/dm3

O cimento usado foi o ARI-RS fabricado pela Votoran, com densidade de 3,0g/cm3. O aditivo plastificante redutor de água para concreto classificado segundo a ABNT

EB 1763 como tipo P e ASTM C 494 como tipo A.

2.2 - Determinação dos traços de argamassas no concreto com e sem aditivo plastificante redutor de água.


Definida a consistência de 80mm para o abatimento do tronco de cone(6), foi feita uma avaliação preliminar com traço piloto 1:5,0 ( cimento: agregados secos totais em massa) na betoneira, de modo a obter um concreto trabalhável e na consistência requerida. Esta etapa tem por objetivo determinar o teor ideal de argamassa na mistura do concreto, pois determina a adequabilidade do concreto quando lançado na forma.

A falta de argamassa na mistura acarreta porosidade no concreto ou falhas de concretagem. O excesso proporciona um concreto de melhor aparência mas aumenta o custo por metro cúbico como, também, o risco de fissuração por origem térmica e por retração de secagem. Para tal, através de variações no teor de argamassa da mistura, com traço estabelecido em 1:5,0, determina-se a proporção adequada por tentativas e observações práticas(2).

Os valores para determinação do teor de argamassa ideal encontram-se na Tabela II.

Tabela II - Determinação do teor de argamassa ideal para obtenção de um concreto trabalhável.



Det. (i)



a

p

Cimento (Kg)

Areia (Kg)

Brita (Kg)

Água (Kg)

Abat. (mm)

1

50

2

3

7,0

14,0

21,0







Adicionar










0,2916

1,458




0,095




2

52

2,12

2,88

7,29

15,46

20,16







Adicionar










0,317

1,585




0,104




3

54

2,24

2,76

7,61

17,04

19,32







Adicionar










0,345

1,730




0,113




4

56

2,36

2,64

7,95

18,77

18,48






O teor de argamassa para o qual obteve-se o abatimento de 80 mm conforme NBR 7223(6) foi  = 56% com H = 11%. Devido ao efeito parede, adicionou-se 2% ao teor de argamassa encontrado, sendo então o teor ideal  = 58% e os valores de a = 2,48 e p = 2,52 para o traço piloto.

Com base nas informações obtidas, foram confeccionados mais dois traços auxiliares, definidos em 1:3,5 (traço rico) e 1:6,5 (traço pobre), a partir do traço piloto 1:5,0 mantendo-se os valores de  e H . Os valores calculados para obtenção destes traços estão descritos na Tabela III.

Tabela III - Cálculos para obtenção dos traços de argamassas para concreto sem aditivo

Parâmetros


Traços

1

2

3

m

3,5

5,0

6,5

a

1,61

2,48

3,35

p

1,89

2,52

3,15

Após a determinação dos traços auxiliares procedeu-se a execução dos mesmos para obtenção dos valores finais do trabalho experimental.

Com a betoneira devidamente imprimada procedeu-se a colocação dos materiais, obedecendo-se à ordem de colocação dos mesmos segundo referência (2). A água era estimada com base no H=11% obtido no traço piloto mas adicionada em duas etapas. Inicialmente 80% do valor calculado e o restante (20%) era colocado até a consistência ideal, verificada visualmente e com o teste da colher de pedreiro, era atingida e depois feito o teste de abatimento. Se o valor encontrado estivesse dentro do intervalo de 80  10 mm, eram moldados 4 corpos de prova cilindricos (10 x 20 cm) para ensaio de resistência à compressão aos 7 dias e verificada a massa especifica do concreto.

A Tabela IV apresenta uma síntese dos resultados obtidos.


Tabela IV – Os valores calculados para obtenção dos traços de concreto com cimento Portland ARI-RS.

Parâmetros



Com aditivo

Sem aditivo

Traços

Traços

1

2

3

1

2

3

m

3,5

5

6,5

3,5

5

6,5

a

1,61

2,48

3,35

1,61

2,48

3,35

p

1,89

2,52

3,15

1,89

2,52

3,15

Cimento (kg)

5,0

5,0

5,00

5,0

5,0

5,00

Areia (kg)

8,05

12,40

16,75

8,05

12,40

16,75

Brita (kg)

9,45

12,60

15,75

9,45

12,60

15,75

Água (kg)

2,52

2,78

3,97

2,80

3,18

3,89

abat. (mm)

80,00

90,00

80,00

75,00

90,00

75,00

a/c

0,504

0,556

0,773

0,560

0,636

0,778

H(%)

11,19

9,26

10,31

12,45

10,59

10,37

res.media 7 dias

27,86

23,88

15,62

27,34

23,79

16,50

massa esp.conc (kg/dm3)

2,326

2,314

2,332

2,243

2,231

2,249

consumo cim. (kg/m3)

458,55

355,77

277,33

446,98

345,98

276,98

Aditivo (ml)

28,50

21,60

15,00

-

-

-

2.3 - Determinação das correlações entre traço de concreto e relação a/c


A partir dos dados obtidos no estudo experimental foram estabelecidas as correlações entre traço de concreto e relação água/cimento, m = f (a/c), consumo e traço C = f(m), que deram origem ao diagrama de dosagem, que é definido em função das curvas de Lyse, Molinari e Abrams conforme Figuras 1,2 e 3 respectivamente.
2.3.1 - Determinação dos coeficientes de Lyse(1), Tabela V

m= K3 + K4 a/c (A)

Utilizando o método dos mínimos quadrados para obter-se K3 e K4, tem-se:

K4 = ( 3,5.a/c1 + 5 . a/c2 + 6,5 . a/c3) – 5 ( a/c1 + a/c2 + a/c3)

a/c12 + a/c22 + a/c32( a/c1 + a/c2 + a/c3)

3
K3 = 5 – K4 . ( a/c1 + a/c2 + a/c3)

3
Tabela V – Coeficientes de Lyse para o concreto de cimento ARI-RS com e sem aditivo plastificante redutor de água.


Com Aditivo

Sem Aditivo

K3

9,909622


K3

13,39888


K4

-1,054779



K4

- 3,814322


2.3.2 - Determinação dos coeficientes de Molinari (1), Tabela VI

C = 1000/[K5 + (K6m)] (B)

Onde,


K6 = 1000/3 . (1/c3 – 1/c1) e

K5 = 1000/3 . (1/c1 + 1/c2 + 1/c3) – 5 . K6


Tabela VI – Coeficientes de Molinari para o concreto de cimento ARI-RS com e sem aditivo plastificante redutor de água.

Com Aditivo

Sem Aditivo

K5

0,4750


K5

0,4577


K6

0,4907


K6

0,6242

2.3.3 - Determinação das curvas de Abrams (1), Tabela VII.

fcj = K1/K2a/c (C)

K2 = 10 –b

Onde,


B = [logfcj1.(2.a/c1–a/c2–a/c3)+logfcj2.(2.a/c2–a/c1–a/c3)+fcj3(2a/c3–a/c1–a/c2)]

2[(a/c1)2–(a/c2)2–(a/c3)2]-2(a/c1.a/c2+a/c1.a/c3+ac2+a/c3)


K1 = 101/3.(log fcj1+ log fcj2+ log fcj3-b.(a/c1+a/c2+a/c3)

Tabela VII – Coeficientes de Abrams para o concreto com cimento ARI-RS com e sem aditivo plastificante redutor de água.



Com Aditivo

Sem Aditivo

K1

60,09375

K1

89,07944

K2

5,248281

K2

8,346963


Figura 1 – Curvas de Lyse para os concretos de cimento ARI-RS com e sem aditivo plastificante redutor de água.


Figura 2- Curvas de Molinari para os concretos de cimento ARI-RS com e sem aditivo plastificante redutor de água.


Figura 3 – Curvas de Abrams para os concretos de cimento ARI-RS com e sem aditivo plastificante redutor de água.

3 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
Utilizando-se os preços de mercado para os materiais empregados na dosagem e considerando-se as curvas de Abrams, Lyse e Molinari foi feita uma comparação entre custos do concreto com e sem aditivo conforme pode ser observado na Tabela VIII. Os valores utilizados para os cálculos são referentes ao período de 1º de agosto à 30 de setembro de 1999 no comércio local de Florianópolis, que são: cimento: R$ 160,00/t; areia: R$ 8,50/m3; brita I: R$ 20,00/m3; aditivo: R$ 1,06/l.

Os procedimentos para comparação dos custos preliminares de aquisição do concreto sem e com aditivo foram feitos a partir do fc7 desejado (resistência mecânica à compressão aos 7 dias), no caso 20 e 25 Mpa.


A partir da Equação (C), e aplicando-se logaritmo obtem-se: a/c.logK2 = logK1-logfcj para encontrar o fator a/c.


Tendo-se o fator a/c, a partir da curva de Lyse, obtem-se o valor de “m” e com este valor, encontra-se “C” (consumo de cimento por m3 de concreto) na curva de Molinari para obtenção dos custos.

Tabela VIII – Comparativo de custos do concreto de cimento ARI-RS com e sem aditivo plastificante redutor de água.



Com Aditivo

Sem Aditivo

Consumo Materiais (kg/m3 de concreto)

Custo (R$)

Consumo Materiais (kg/m3 de concreto)

Custo (R$)

fc7

25 MPa




Fc7

25 MPa




a/c

0,53




a/c

0,60




cimento(kg)

403,3

64,52

cimento(kg)

392,0

62,73

areia(kg)

703,3

4,76

areia(kg)

830,9

5,63

brita(kg)

985,3

14,49

brita(kg)

819,3

12,05

aditivo(l)

12,1

1,28

aditivo(l)

0,0

0,00

água(l)

201,2

0,00

água(l)

234,8

0,00

Custo total

85,06

Custo total

80,40

Consumo Materiais (kg/m3 de concreto)

Custo (R$)

Consumo Materiais (kg/m3 de concreto)

Custo (R$)

fc7

20 MPa




fc7

20 MPa




a/c

0,66




a/c

0,70




cimento(kg)

321,2

51,39

cimento(kg)

312,90

50,07

areia(kg)

1068,7

7,24

areia(kg)

1145,1

7,76

brita(kg)

704,6

10,36

brita(kg)

613,0

9,02

aditivo(l)

9,6

1,02

aditivo(l)

0,0

0,00

água(l)

203,5

0,00

água(l)

220,3

0,00

Custo total

70,01

Custo total

66.84

A Figura 4 apresenta as curvas de correlação da resistência mecânica à compressão dos corpos-de-prova ensaiados em função dos respectivos custos de aquisição de materiais.




Figura 4 – Curvas de resistência mecânica à compressão de concreto de cimento ARI-RS em função do custo de aquisição de materiais.

4 - CONSIDERAÇÕES FINAIS


Através da Tabela VIII e da Figura 4 verificou-se que, para um mesmo intervalo de valores de resistência mecânica à compressão, ocorreu um aumento no custo do concreto com aditivo, baseado nos valores de mercado de aquisição das respectivas matérias-primas.

Constatou-se que o uso de aditivo plastificante redutor de água não mostrou-se eficiente, uma vez que o acréscimo de resistência para os mesmos valores de m e de abatimento foi mínimo (aproximadamente 1,8%), mesmo com a redução do fator água/cimento. Com relação ao fator água/materiais secos, também para o mesmo valor de abatimento, o resultado encontrado mostrou-se insatisfatório, variando em torno de 10 %


Também constatou-se que, para o mesmo valor de resistência mecânica à compressão o custo final do concreto ensaiado mostrou-se mais elevado com o uso de aditivo, verificando-se um acréscimo de 6 %.
Outra observação foi que, para o mesmo valor de resistência mecânica à compressão, a relação a/c para a dosagem do concreto de cimento ARI-RS com aditivo plastificante redutor de água foi menor, demonstrando que o aditivo interferiu na microestrutura do concreto, possivelmente pela incorporação de ar às misturas, corfirmada pela diminuição da massa especifica dos concretos conforme pode ser observado na Tabela IV.

Dentre os benefícios ao concreto, citados pelo fabricante do aditivo plastificante, foram observados uma redução da segregação, o aumento da coesão e a melhora do adensamento.

Pode-se concluir que a opção pelo uso do aditivo plastificante depende muito das condições da obra mas, principalmente do desempenho específico do tipo escolhido, mostrando a importância de se avaliar previamente este desempenho antes de decidir pela sua utilização.

Referências



  1. L. R. Prudêncio Jr., – Tecnologia do Concreto de Cimento Portland, Apostila, UFSC,Florianópolis, Brasil, (1997), p.115.

  2. P. R. L Helene, P. Terzian, Manual de Dosagem e Controle do Concreto, Pini, Brasília, Brasil (1993), p.349.

  3. Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR 7211: Agregado para concreto, Rio de Janeiro, 1983.

  4. _______NBR 7217: Agregados – Determinação da composição granulométrica, Rio de janeiro, 1987.

  5. _______NBR 9776: Agregados – Determinação da massa específica dos agregados miúdos por meio do frasco de Chapman, Rio de janeiro, 1987.

  6. _______NBR 7223: Concreto– Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone,Rio de janeiro, 1992.

Concrete mix design– Properties and costs

ABSTRACT

Concrete mix design is a process of selecting and stablishing the appropriate proportions of the raw materials. The method aims at satisfying, with the lower possible cost, the requeriments of workability, mechanical strength and durability. Applying the IPT/EPUSP concrete design method, some tests were undertaken in order to evaluate the acquisition costs of the raw materials and cement with and without the use of plasticizers. It was observed that for the same mechanical strenght, the acquisition cost of the concrete with the used admixture was 6% higher than the one without admixture, pointing out the importante of choosing correctly the product to be used.


Key-words: mix design, resistance, cost, admixture

Compartilhe com seus amigos:


©ensaio.org 2017
enviar mensagem

    Página principal