UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
EGINALDO ALVES GUERREIRO
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO INDUSTRIAL DE QUARTZITO COMO AGREGADO
GRÁUDO EM CONCRETO
MOSSORÓ-RN
2014
EGINALDO ALVES GUERREIRO
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO INDUSTRIAL DE QUARTZITO COMO AGREGADO
GRÁUDO EM CONCRETO
Monografia apresentada à Universidade Federal
Rural do Semi-Árido– UFERSA, Departamento
de Ciências Ambientais e Tecnológicas para a
obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Profª. Dra. Marília Pereira de
Oliveira – UFERSA.
MOSSORÓ-RN
2014
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO INDUSTRIAL DE QUARTZITO COMO AGREGADO
GRÁUDO EM CONCRETO
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Biblioteca Central Orlando Teixeira (BCOT)
Setor de Informação e Referência
G934u Guerreiro, Eginaldo Alves.
Utilização de resíduo industrial.de quartzito como agregado
graúdo em concreto / Eginaldo Alves Guerreiro. -- Mossoró,
2014.
59f.: il.
Orientadora: Profª. Dra. Marília Pereira de Oliveira
Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade
Federal Rural do Semi-Árido. Pró-Reitoria de Graduação.
1. Concreto. 2. Quartzito. 3. Resíduo sólido. I. Título.
RN/UFERSA/BCOT/550-14
Bibliotecária: Vanessa Christiane Alves de Souza Borba
CRB-15/452
CDD: 624
EGINALDO ALVES GUERREIRO
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO INDUSTRIAL DE QUARTZITO COMO AGREGADO
GRAÚDO EM CONCRETO
Monografia apresentada ao Departamento de
Ciências Ambientais e Tecnológicas para
obtenção do título de Engenheiro Civil.
DEDICATÓRIA
A Pedro Eliezer de Lima (In Memorian),
meu avó materno e amigo, modelo de
homem honesto e trabalhador. Um exemplo
de pessoa a ser seguido.
A Zulmira Alves Guerreiro (In Memorian)
e
Raimundo
Nonato
Guerreiro
(In
Memorian), avôs paternos que inspiram o
crescimento da família, e nos ensinaram a
jornada da vida.
Ao meu Deus todo poderoso, que sempre
esteve comigo, e nunca me deixou desistir de
meus ideais. Sem Ele nada do que conquistei
teria sentido.
A Eliezito Alves Guerreiro, meu pai
querido, que dedicou todo o seu tempo a
instruir os filhos, que sempre demonstrou
amor e carinho para conosco. Homem
íntegro que merece todo meu respeito e
amor.
A Josenilda Alves de Lima, minha mãe que
tanto amo. Mulher guerreira e batalhadora,
fonte de força infindável e inspiradora.
AGRADECIMENTO
Ao meu Deus, por estar sempre presente em minha vida, por me abençoar a cada dia.
Aos meus pais Eliezito Alves Guerreiro e Josenilda Alves de Lima, que sempre estiveram
presente em minha vida e nunca deixaram faltar nada nessa trajetória. Eles são à base do
homem que me tornei.
Ao meu irmão Eliezio Alves Guerreiro e minha irmã Erislane Alves Guerreiro que sempre
pude contar em todos os momentos de minha vida
.
A minha namorada, futura esposa Fernanda Lígia dos Santos de Oliveira, que mesmo
distantes por alguns momentos, nunca deixou de estar presente em minha vida. Menina que eu
tanto amo e quero passar o resto de minha vida.
Aos meus familiares, avós, avôs, tios, tias, primos e primas que sempre incentivaram-me a
prosseguir em meio as dificuldades
.
A todos os amigos do curso pela convivência agradável e enriquecedora.
A minha orientadora Dra. Marília Pereira de Oliveira, professora e amiga que muito
contribuiu para o meu crescimento profissional.
A minha equipe de estudos Angelina, Brendha, Diego, Patrícia, Ruan Landolfo, Ada, Savana,
Sumaia, entres tantos outros; amizades conquistadas que levarei para o resto de minha vida.
A todos da empresa Galvão Engenharia que consolidaram muito conhecimentos adquiridos na
universidade.
A todos que contribuíram com mais uma etapa de minha formação
“Não te mandei eu? Esforça-te e tende bom
ânimo; não pasmes; nem te espante, porque o
Senhor, teu Deus, é contigo por onde que quer
andares”.
Josué 1:9
RESUMO
A busca de alternativas que venham melhorar o desempenho das edificações ou
reduzir o custo de produção das mesmas tem sido realizada através de pesquisas científicas
que propõem novos materiais e tecnologias não prejudiciais ao meio ambiente e que sejam de
baixo consumo energético na sua produção. Este trabalho propõe a utilização do resíduo
industrial do quartzito na produção de concreto, feita através da substituição total do agregado
graúdo. A viabilidade desta pesquisa poderá mostrar novos rumos para a indústria da
construção civil, além do impacto positivo no meio ambiente provocado pela retirada de
resíduos de quartzito que são descartados. Foram realizados ensaios de caracterização do
agregado quartzito, tais como, granulometria, índice de forma e massa unitária.
Posteriormente foram confeccionados corpos-de-prova, os quais foram submetidos a ensaios
destrutivos de resistência à compressão axial e tração por compressão diametral, e ensaios não
destrutivos (END) utilizando o método de determinação da velocidade de propagação de onda
ultrassônica.
Palavras chaves: Quartzito, resíduo, concreto.
ABSTRACT
The search for alternatives that will improve the performance of the buildings or reduce
the production cost of the same has been made through scientific studies that propose new
materials and technologies that do not harm the environment and are energy efficient in its
production. This work proposes the use of the residue from the processing of quartzite in the
production of concrete, made by complete replacement of coarse aggregate. The feasibility of
this research may show new directions for the construction industry, besides the positive
impact on the environment caused by the removal of waste quartzite that are discarded. Was
made tests to characterize the quartzite aggregate, such as particle size, shape index and unit
mass. Subsequently was made constructed samples, which was submitted to destructives tests
of resistance to axial compression traction by diametrical compression, nondestructive tests
using the determination method of propagation speed of ultrasonic wave.
Keywords: Quartzit, residue, concrete
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Concessões de lavra para o quartzito ...................................................................... 27
Tabela 2 – Granulometria da brita de resíduo de quartzito e da brita granítica ....................... 45
Tabela 3 – Ensaio de Índice de Forma ..................................................................................... 46
Tabela 4 – Massa Específica .................................................................................................... 47
Tabela 5 – Agregado Miúdo – Porcentagem média retida acumulada ..................................... 48
Tabela 6 – Massa Específica .................................................................................................... 49
Tabela 7 - Massa unitária do agregado miúdo .......................................................................... 49
Tabela 8 – Abatimento de tronco de cone ................................................................................ 50
Tabela 9 – Velocidade de propagação de onda ultrassônica .................................................... 52
LISTA DE QUADRO
Quadro 1- Propriedades do concreto no estado fresco ............................................................. 21
Quadro 2 – Resistência do concreto ......................................................................................... 23
Quadro 3 – Classificação dos agregados .................................................................................. 24
Quadro 4 – Pesquisas Realizadas Para o Aproveitamento do Resíduo de Quartzito ............... 30
Quadro 5 – Propriedades do cimento Portland CPV – ARI – RS ............................................ 31
LISTA DE FIGURAS
Figura 1– Cimento, areia, brita e água...................................................................................... 20
Figura 2 - Corpos de prova de concreto endurecido ................................................................. 22
Figura 3–Frações granulométricas do agregado graúdo ........................................................... 24
Figura 4 – Inter-relações do agregado ...................................................................................... 25
Figura 5- Quarzitos ................................................................................................................... 26
Figura 6 - Produção de Quartzito em 2011 no Brasil. .............................................................. 27
Figura 7- Extração do Quartzito ............................................................................................... 28
Figura 8 – Processo de produção das peças ornamentais de Quartzito. ................................... 29
Figura 9 – Resíduo Descartado ................................................................................................. 30
Figura 10 – Localização de Várzea - PB. ................................................................................. 32
Figura 11 - Resíduo da produção de revestimento de quartzito ............................................... 34
Figura 12 – Brita Granítica e Brita de Quartzito ...................................................................... 35
Figura 13 – Massa Unitária ...................................................................................................... 36
Figura 14 - Índice de forma ...................................................................................................... 37
Figura 15 - Frasco de Chapman ................................................................................................ 38
Figura 16 – Massa Unitária do agregado miúdo....................................................................... 39
Figura 17–Abatimento de tronco de cone................................................................................. 40
Figura 18 - Moldagem dos Corpos de Prova ............................................................................ 41
Figura 19 - Retificação dos corpos de prova ............................................................................ 41
Figura 20 – Ensaio de tração por compressão diametral .......................................................... 42
Figura 21 – Ensaio de Resistência à Compressão Axial .......................................................... 43
Figura 22– Rompimento a Compressão Axial ......................................................................... 43
Figura 23 – Propagação de Onda Ultrassônica ......................................................................... 44
Figura 24 - Curvas granulométricas dos agregados graúdos .................................................... 46
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASTM
American Society for Testing and Materials
APL
Arranjo Produtivo Local
CDRM
Companhia de Desenvolvimento de Recursos Minerais
CETEM
Centro de Tecnologia Mineral
CP’s
Corpos de prova
DNPM
Departamento Nacional de Produção Mineral
IBAMA
Instituto Brasileiro do Meio Ambiente
INSA
Instituto Nacional do Semi-árido
LEMAT
Laboratório de Materiais
SEBRAE
Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas
SENAI
Serviço Nacional de Aprendizado Industrial
SUDEMA
Superintendência de Administração do Meio Ambiente
UFPB
Universidade Federal da Paraíba
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 15
1.1
2.
3.
OBJETIVOS .................................................................................................................... 18
2.1
OBJETIVO GERAL .................................................................................................. 18
2.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 18
REVISÃO DE LITERATURA ...................................................................................... 19
3.1
4.
JUSTIFICATIVA ...................................................................................................... 17
CONCRETO .............................................................................................................. 19
3.1.1
Propriedade do Concreto no Estado Fresco .................................................. 20
3.1.2
Propriedade do Concreto no Estado Endurecido .......................................... 22
3.2
AGREGADOS ........................................................................................................... 23
3.3
QUARTZITO............................................................................................................. 25
MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................... 31
4.1
MATERIAIS .............................................................................................................. 31
4.1.1
Cimento Portland ............................................................................................. 31
4.1.2
Água ................................................................................................................... 32
4.1.3
Resíduo de Quartzito ........................................................................................ 32
4.1.4
Agregado Miúdo ............................................................................................... 32
4.1.5
Agregado Graúdo ............................................................................................. 33
4.2
METODOLOGIA ...................................................................................................... 33
4.2.1
Pesquisa Experimental ..................................................................................... 33
4.2.2
Resíduo de Quartzito ........................................................................................ 33
4.2.3
Agregado Graúdo ............................................................................................. 34
4.2.3.1 Granulometria ................................................................................................. 34
4.2.3.2 Massa Unitária ................................................................................................ 35
4.2.3.3 Índice de Forma .............................................................................................. 36
4.2.4
Agregado Miúdo ............................................................................................... 37
4.2.4.1 Granulometria ................................................................................................. 37
4.2.4.2 Massa Específica............................................................................................. 37
4.2.4.3 Massa Unitária ................................................................................................ 38
5.
4.2.5
Moldagem dos Corpos de Prova...................................................................... 39
4.2.6
Resistência a Tração por Compressão Diametral ......................................... 42
4.2.7
Resistência a Compressão Axial ...................................................................... 43
4.2.8
Propagação de Ondas Ultrassônicas ............................................................... 44
RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................. 45
5.1
AGREGADO GRAÚDO ........................................................................................... 45
5.1.1
Análise granulométrica .................................................................................... 45
5.1.2
Índice de Forma ................................................................................................ 46
5.1.3
Massa unitária .................................................................................................. 47
5.2
AGREGADO MIUDO .............................................................................................. 47
5.2.1
Análise granulométrica .................................................................................... 47
5.2.2
Massa específica ................................................................................................ 49
5.2.3
Massa Unitária .................................................................................................. 49
5.3
ABATIMENTO DE TRONCO DE CONE ............................................................... 50
5.4
DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL ..................... 50
5.5
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL. ....................... 51
5.6
VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DE ONDAS ULTRASSÔNICAS ................ 52
5. CONCLUSÕES................................................................................................................... 53
6. PROPOSTA PARA TRABALHOS FUTUROS .............................................................. 54
7. REFERÊNCIA .................................................................................................................... 55
15
1. INTRODUÇÃO
Nos dias atuais a indústria da construção civil tem passado por um grande
crescimento que tem trazido muitos benefícios para a sociedade, porém aliado a ele tem
surgido à necessidade de desenvolver novos materiais de construção a partir do
reaproveitamento e reciclagem de resíduos; isso torna-se possível por meio de pesquisas e
trabalhos que busquem formas inovadoras de novos materiais na construção civil (SILVA,
2013).
É notável também perceber que a mineração no Brasil tem aumentado bastante, pois
o país apresenta uma boa formação geológica, porém 90% dos materiais extraídos constituemse de resíduos. Esse baixo aproveitamento de material tem ocorrido devido à utilização de
técnicas inapropriadas, pelo fraturamento do maciço rochoso e por falta de conscientização.
Pode-se afirmar também que em muitas regiões do Brasil ainda não existem ações que
proporcionem uma boa disposição e aproveitamento dos materiais coletados e dos resíduos
(ALECRIM, 2009).
Um dos minérios que tem ganhado espaço é o quartzito, que é geralmente usado na
construção civil como revestimento e ornamentação de ambientes; ele é uma rocha
ornamental metamórfica, originada geralmente do arenito. Suas propriedades mineralógicas,
químicas, físicas e sua beleza natural agradam e chamam a atenção da sociedade, onde passou
a ser utilizado como rocha ornamental e usado em grande escala nas obras de arte e
monumentos históricos (ALECRIM, 2009). De acordo com o ABI Rochas (2004), o quartzito
tem características físico-mecânicas muito próximas a rocha granítica. Ele possui de forma
geral uma superfície rugosa que lhe dar características antiderrapantes, é uma rocha folheada,
resistente à abrasão, possui baixo índice de absorção e inerte a reações químicas.
Nesse contexto pode-se dizer que as principais reservas brasileiras de rochas
ornamentais estão localizadas nos estados de Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro e
Espírito Santo; sendo o estado de Minas Gerais o principal explorador de quartzitos
(ALECRIM, 2009).
O estado da Paraíba também tem ganhado destaque onde podemos citar a cidade de
Várzea - PB, localizada na região do Seridó que tem desenvolvido há algum tempo atividades
de extração do quartzito, onde apresenta como produto final das rochas, os ladrilhos, os
mosaicos para pisos e vários artefatos de revestimentos (SANTOS, 2011).
16
Diante desse cenário é necessário percebemos a importância que o quartzito tem
trazido para o município de Várzea, pois ele é encontrado de forma abundante e tem
proporcionando um crescimento na economia da região. Segundo (Santos, 2013), a cidade
tem em torno de 800 pessoas trabalhando na extração e no beneficiamento do minério. A
indústria tem movimentado em tono de R$ 400 mil reais por mês e apresentado boas
expectativas de crescimento.
A indústria da construção civil tem despertado o interesse do Sudema
(Superintendência de Administração do Meio Ambiente), Ibama (Instituto Brasileiro do Meio
Ambiente), UFPB (Universidade Federal da Paraíba),
CDRM (Companhia de
Desenvolvimento de Recursos Minerais), do APL (Arranjo Produtivo Local) do quartzito da
Paraíba e Rio Grande do Norte, INSA (Instituo Nacional de Semi-árido), Cetem (Centro de
Tecnologia Mineral), Sebrae (Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas),
Senai (Serviço Nacional de Aprendizado Industrial) e do DNPM (Departamento Nacional de
Produção Mineral). Todos esses órgãos e instituições têm colaborado para que a extração e
beneficiamento do quartzito sejam realizados de maneira mais correta (SANTOS, 2013).
É perceptível que o quartzito tem provocado um grande crescimento à cidade, porém
aliado a esse fato tem-se grandes desperdícios de matéria prima em forma de resíduos que
podem ser visto aos arredores da cidade. É importante a buscar novas formas para se obter um
melhor aproveitamento do quartzito. Para isso é necessário que seja realizado um estudo de
campo que solucione esse problema.
Com isso, é proposto neste trabalho, realizar um estudo dos resíduos do quartzito,
onde tem-se por objetivo utilizá-lo na produção de concreto, onde o mesmo irá substituir os
agregados graúdos convencionalmente utilizados no concreto.
Para alcançar o objetivo proposto, este trabalho de conclusão de curso encontra-se
estruturado em cinco capítulos, sendo o primeiro capítulo uma contextualização, que tem
caráter introdutório onde aborda sobre a importância do tema e seus objetivos. O segundo
capítulo mostra o objetivo geral e os objetivos específicos do trabalho. O terceiro capítulo
apresenta a revisão bibliográfica dos assuntos que compõe a pesquisa. É abordado sobre o
concreto de cimento Portland, a caracterização dos agregados, as propriedades do concreto no
estado fresco e endurecido e os ensaios necessários. O quarto capítulo consta da apresentação
dos materiais e os métodos para realização da pesquisa. O quinto capítulo apresentar os
resultados e discussões. No sexto capitulo é feito as conclusões do trabalho e no sétimo
capítulo são apresentadas algumas sugestões para trabalhos futuros.
17
1.1
JUSTIFICATIVA
A busca de alternativas, que venham melhorar o desempenho das edificações ou
reduzir o custo de produção das mesmas, tem sido realizada através de pesquisas científicas
que propõem novos materiais e tecnologias, que não prejudiquem ao meio ambiente e sejam
de baixo consumo energético na sua produção. A construção civil vem sendo ao longo do
tempo uma grande auxiliadora no reaproveitamento de alguns resíduos industriais, uma vez
que apresentam soluções que minimizam a degradação ambiental com a incorporação desses
resíduos a diversos produtos. Os resíduos do processo de beneficiamento do quartzito são
alguns desses materiais que causam dano ao ambiente e que podem ser reaproveitados na
construção civil.
Este trabalho busca conhecer as propriedades mecânicas de concretos que utilizem
em sua composição o resíduo industrial de quartzito oriundo da cidade de Várzea-PB, antes
jogados no meio ambiente, para substituir o agregado proveniente da rocha granítica
comumente utilizada na produção de concreto. Os métodos consistem em estudar e comparar
diferentes parâmetros mecânicos.
18
2.
OBJETIVOS
2.1
OBJETIVO GERAL
Este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo geral realizar um estudo
sobre utilização do resíduo quartzito obtido no município de Várzea – PB na produção de
concreto, analisando suas propriedades mecânicas e comparando com o concreto produzido
com o agregado graúdo da rocha granítica. É feita a substituição total do agregado graúdo
pelo resíduo quartzito.
2.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Produzir agregado graúdo utilizando o resíduo de quartzito coletado na cidade de
Várzea – PB;

Fazer a caracterização dos agregados graúda através dos ensaios de granulometria,
massa específica e massa unitária;

Produzir corpos-de-prova com o agregado do resíduo quartzito e com o agregado da
rocha granítica;

Fazer a realização do ensaio de slump test;

Determinar a velocidade de propagação de onda ultrassônica dos corpos de prova.

Realizar o ensaio de resistência à compressão axial e de tração por compressão
diametral aos 28 dias.
19
3.
REVISÃO DE LITERATURA
3.1
CONCRETO
Concreto é um dos materiais mais antigos da humanidade. Foi usado pelos egípcios
com o uso do gesso impuro calcinado; pelos gregos que misturavam a cal, água, areia e pedra
fragmentada; ele também foi utilizado pelos romanos, que usavam a pozolana natural e a cal
para produzir o concreto e permitir a moldagem de blocos de pedra (NEVILLE 1997).
A partir de 1824, com o surgimento do cimento Portland o concreto atingiu o seu
destaque pelo fato de permitir uma grande versatilidade comparado com os demais produtos.
Surgiram assim as várias especificações para sua utilização e o conhecimento aprofundado de
suas propriedades que colaborou para uma melhor segurança nas construções e garantiu um
produto com uma maior qualidade (ARAÚJO, 2000). Pode-se dizer que o concreto de
cimento Portland é resultante de proporções adequadamente calculadas, de um aglomerante,
cimento Portland, agregado miúdo, agregado graúdo e água; podendo de acordo com a
necessidade conter a presença de aditivos. (MARTINS, 2008)
Segundo Mehta, (1994), o concreto é um material composto que consiste
essencialmente de um meio contínuo aglomerante, dentro do qual estão mergulhados
partículas ou fragmentos de agregados. Ele inclui também os aditivos, que é usado quase
sempre em sua composição. Callister (2008) ainda diz que o concreto é um compósito,
formado por um agregado de partículas ligadas entre si que formam um corpo sólido.
De forma sucinta pode-se dizer que o concreto é formado (figura 1) pelos seguintes
elementos (ROMANO, 2004):
Pasta = cimento + água
Argamassa = pasta + agregado miúdo
Concreto = argamassa + agregado graúdo
Concreto Armado = concreto + armadura passiva
Concreto Protendido = concreto + armaduras passiva e ativa
20
Figura 1– Água, cimento, areia, brita
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
3.1.1 Propriedade do Concreto no Estado Fresco
Segundo Bauer (1995), concreto fresco é constituído dos agregados miúdo e agregados
graúdos envolvidos na pasta de cimento e nos espaços cheios de ar. A pasta é constituída de
uma solução aquosa e grãos de cimento. O conjunto de pasta e espaços cheios de ar é
chamado de matriz, essa composição é expressa pela relação vazios/cimentos ou o inverso.
Para Neville (1997), o concreto fresco é uma composição de vários componentes onde
se tem a presença de cimento, agregado miúdo, agregado graúdo, aditivo e água; quando a
água é adicionada ela transforma todos os elementos adicionados em uma mistura de concreto
fresco, que tende a endurece por causa das reações de hidratação.
Para se conhecer melhor o concreto no estado fresco é necessário ter o conhecimento
de algumas propriedades indispensáveis para o seu bom uso. Pode-se citar a trabalhabilidade,
a consistência, poder de retenção de água e a plasticidade (quadro 1) que são as propriedades
desejáveis para se ter uma mistura fácil de transportar, lançar e adensar sem segregação
(ARAÚJO, 2000).
21
Quadro 1- Propriedades do concreto no estado fresco
Trabalhabilidade
É a propriedade do concreto fresco identificada
pela maior ou menor facilidade de seu emprego
para atender determinado fim.
Consistência
É o maior ou menor grau de fluidez da mistura
seca, relacionando-se portanto, com a mobilidade
da massa.
Retenção de Água
Poder de retenção de água é o oposto à exsudação.
A exsudação ocorre quando em certos concretos
quando a água se separa da massa e sobe à
superfície da peça concretada.
Plasticidade
É a propriedade do concreto fresco identificada
pela facilidade com que este é moldado sem se
romper. Depende da consistência e do grau de
coesão entre os componentes do concreto
Fonte: (Araújo 2000)
A trabalhabilidade do concreto é definida pela ASTM C 125, como a facilidade com a
qual o concreto pode ser manipulado e transportado sem ter perda de homogeneidade. Ela é
uma propriedade composta de pelo menos dois componentes: a fluidez que é a facilidade de
mobilidade, e a coesão (MEHTA, 1994). É necessário ressaltar que a consistência é o fator
mais relevante que influencia na trabalhabilidade, pois ela está relacionada com a mobilidade
e coesão de seus componentes. É necessário utilizarmos equipamentos para medida da
consistência, pois assim é possível manter um maior controle da qualidade do concreto. Podese dizer que os métodos mais usados são o ensaio de abatimento de tronco, ensaio de
penetração, ensaio de escorregamento, ensaio de compactação e o ensaio de remoldagem;
porém no Brasil o mais utilizado é o ensaio de abatimento de tronco, devido a sua eficácia e
facilidade na sua execução (BAUER, 2011).
22
3.1.2 Propriedade do Concreto no Estado Endurecido
O concreto endurecido (figura 2) é considerado após o fim da pega do aglomerante; é
um material que está em constantes modificações devido às condições ambientais, físicas
químicas e mecânicas. Assim o pleno conhecimento das características e propriedades permite
que o engenheiro escolha o material mais adequado para determinada obra (BAUER, 2011).
Segundo Mehta (1994), na engenharia é importante levar em consideração a capacidade de
resistir a uma determinada força aplicada, que é expressa em deformação específica. As
relações tensão deformação dos materiais são expressas como resistência, módulo de
elasticidade, ductilidade e tenacidade.
Figura 2 - Corpos de prova de concreto endurecido
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
De acordo com Neto (2006), as resistências mais usuais para análise do concreto no
estado endurecido são a resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão
diametral e a resistência à tração na flexão (quadro 2).
23
Quadro 2 – Resistência do concreto
É uma das características mais importante do concreto
endurecido, sendo a principal referencia utilizada para
Resistência à compressão
axial
classificação
de
concreto
quanto
às
propriedades
mecânicas. O ensaio no Brasil é realizado de acordo com a
NBR 5739/94. O fator que mais influencia a resistência é a
relação água cimento.
O ensaio consiste em submeter corpos-de-prova cilíndricos
Resistência à tração por
de concreto a cargas de compressão ao longo de duas linhas
compressão diametral
axiais, diametralmente opostas. Também conhecido como
“Brazilian Test”, pois foi desenvolvido por um brasileiro
Lobo Carneiro. O ensaio é regido pela NBR 7222/94.
Resistência à tração na
O ensaio é realizado segundo a NBR NM 55/96, onde
flexão
utiliza corpos-de-prova prismáticos com dimensões de 15,0
x 15,0 x 50,0 cm.
Fonte: (NETO, 2006)
3.2
AGREGADOS
Agregado é o material particulado, incoesivo, de atividade química praticamente
nula, constituído de mistura de partículas que possuem uma grande gama de tamanhos
(BAUER, 1995). A NBR 9935/87 define o agregado como material sem forma ou volume
definido, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para produção de
concreto e argamassas. De acordo com Neves (1999) é um dos componentes mais importantes
na dosagem do concreto. Cerca de 70 a 80 % do volume do concreto é originado de
agregados, que torna o custo mais baixo.
Os agregados podem ser classificados quando a origem, quando a massa específica
e quanto ás dimensões (Quadro 3), para se ter uma gama de informações necessárias para a
sua utilização de forma eficiente.
24
Quadro 3 – Classificação dos agregados
Quanto à origem
Naturais
Artificiais
Encontrados na natureza. Ex. Areia e
Materiais produzidos industrialmente. Ex
pedregulho
Brita e pedrisco
Quanto à massa específica
Leves
Possui massa específica menor
que 2000 kg/m³. Ex: argila
expandida e vermiculita.
Normais
Pesados
Possui massa especifica entre 2000
Possui massa especifica
kg/m³ e 3000 kg/m³. Ex: areias
acima de 3000 kg/m³. Ex:
naturais pedregulho.
Barita, magnetita e
hematita.
Quantos às Dimensões
Miúdos
Graúdos
Cujos grãos que passam na peneira 4,75 mm e
ficam retidos na peneira 150μm.
Cujos grãos passam na peneira 75mm e ficam
retidos na peneira 4,75 mm.
Fonte: Itambé, 2011
A NBR 7211/2009 dita certas características para a recepção e produção de
agregados miúdos e graúdos, encontrados fragmentados de forma natural ou obtido de
britagem de rochas. Assim define-se agregado miúdo os grãos que passam na peneira 4,75
mm e ficam retidos na peneira 150μm, e agregado graúdo os grãos passam na peneira 75mm e
ficam retidos na peneira 4,75 mm (figura 3).
Figura 3–Frações granulométricas do agregado graúdo
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
25
Para se ter informações detalhadas dos agregados (figura 4) é necessário ter o
conhecimento da massa específica, da composição granulométrica, teor de umidade, a forma e
textura superficial; pois eles determinam as propriedades do concreto no estado fresco (figura
4). Também tem-se a porosidade e a composição mineralógica que afetam a sua resistência à
compressão, dureza, módulo de elasticidade e que influenciam as propriedades do concreto no
estado endurecido.
Figura 4 – Inter-relações do agregado
Fonte: (Mehta, 2013)
3.3
QUARTZITO
O quartzito é uma rocha metamórfica, constituída com cerca de 75% de quartzo e de
alguns constituintes menores que são a muscovita, a biotita, a sericita, a turmalina e
dumortierita. Ele é originado a partir do arenito e do chert (rochas ricas em sílica amorfa); e
26
possui uma estrutura maciça ou folheada, que permite uma facilidade de partí-lo em seu plano
de clivagem (MACHADO, 2013). Segundo o ABI Rochas (2004), ele possui características
parecidas com a rocha granítica, sua superfície é rugosa e antiderrapante; ele apresenta na
maioria dos casos rochas folheadas.
Para Alecrim, (2008), o quartzito é uma rocha compacta, apresentando uma boa
resistência mecânica, resistência ao aquecimento solar, resistência à ação de produtos
químicos e com características antideslizantes. Ele possui algumas cores diferentes das quais
são proveniente de minerais distintos; tem-se os quartzitos azuis (quartzitos durmortierita)
encontrados na região oeste do estado da Bahia, os verdes (quartzitos de fucsita) encontrados
em Jaguari-BA, podemos também encontrá-lo com coloração esbranquiçada, amarela
(marcada pela presença da alteração/oxidação dos minerais opacos “magnetita+ rutilo”), preta
e rosada (figura 5).
Figura 5- Quarzitos
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
É encontrado em diversas regiões do Brasil, pode-se dizer que as principais áreas de
produção no país a cidade de São Tomé das Letras e Capitólio (MG); Macaúbas, Oliveira dos
Brejinhos, Boquira e Jaguari (BA). Um levantamento realizado junto ao Cadastro Mineiro do
27
DNPM – Departamento Nacional de Recursos Humanos, informa que o Brasil possui 97
concessões de lavra de quartzito. Pode-se observar de forma mais detalhada na tabela 1.
Tabela 1 - Concessões de lavra para o quartzito
Estado
Nº de Concessões de Lavra
%
São Paulo
42
43,3
Minas Gerais
26
26,8
Paraná
10
10,31
Bahia
10
10,31
Goiás
03
3,09
Santa Catarina
02
2,06
Ceará
01
1,03
Mato Grosso do Sul
01
1,03
Pará
01
1,03
Rio de Janeiro
01
1,03
Fonte: (Filho apud Cadastro Mineiro – DNPN – 26/11/00)
Ele é utilizado como rocha ornamental, tem uma beleza magnífica e apresenta
propriedades físicas, químicas e mineralógicas ideais. Neste contexto pode-se identificar no
gráfico da figura 6, a produção das principais rochas ornamentais e verificar a colocação que
o quartzito ocupa no mercado nacional (TEIXEIRA, MELO, OLIVEIRA, 2012).
Figura 6 - Produção de Quartzito em 2011 no Brasil.
Fonte: (TEIXEIRA, MELO, OLIVEIRA, 2012; apud ABIROCHAS)
28
A sua extração (Figura 7) é realizada a céu aberto, onde primeiro é feito uma retirada
do material externo para que se consiga atingir o mineral de forma completa. É realizado um
descapeamento do manto de alteração, que é lavrado com o uso de tratores, caçambas e
caminhões. Quando não é possível a escavação do mesmo, é utilizado explosivo e
posteriormente ferramentas na forma de picaretas, pás mecânicas e alavancas; onde é extraído
em forma de blocos e placas. (ALECRIM, 2009).
Figura 7- Extração do Quartzito
Fonte: (ALECRIM, 2009)
Depois de todo o processo de extração do quartzito é necessário trabalhar os blocos de
rochas para que ela fique com aspecto atrativo. As placas de rochas que foram retiradas são
cortadas em diversas formas e tamanhos (figura 8.1 e 8.2), o pó que é liberado durante o corte
é depositado em tanques de decantação ( figura 8.3), logo em seguida o material é selecionado
em várias caixas para facilitar o manuseio das diferentes peças (figura 8.4 e 8.5), com isso é
feito a montagem das peças em bancadas por uma equipe de profissionais (figura 8.6) e então
o produto é destinado a venda (Revestir, 2014).
29
Figura 8 – Processo de produção das peças ornamentais de Quartzito.
8.1
8.3
8.5
8.2
8.4
8.6
(Fonte: Próprio Autor, 2013)
Como resultado desse processo tem-se um grande acúmulo de resíduos que na maioria
das vezes não é aproveitado (Figura 9). A quantidade de resíduo que é gerado no decorrer do
processo de extração é um problema que merece atenção. O ambiente junto com o meio
antrópico reflete os impactos negativos da extração do mineral. O efeito negativo visual é o
que mais chama a atenção, porém também pode-se citar à perda de vegetação local, à poluição
atmosférica devido aos resíduos finos, entres outros. Esse cenário leva a propor e promover
projetos e pesquisa para a utilização desses resíduos.
30
Figura 9 – Resíduo Descartado
(Fonte: Próprio Autor, 2013)
Diante desta situação podemos citar algumas providências que já estão sento tomadas
para minimizar os prejuízos ocasionados pelos resíduos de quartzito, nos qual ele está sendo
utilizado de forma eficiente; e com isso deixando de ser apenas um resíduo sem utilidade para
ser mais um material de construção civil. O quadro 4 nos mostra alguns exemplos de
pesquisas realizadas para o aproveitamento do resíduo de quartzito (ALECRIM, 2009).
Quadro 4 – Pesquisas Realizadas Para o Aproveitamento do Resíduo de Quartzito
Pesquisa
Autor
Tijolos Cerâmicos
(CALMON, 1997 e DESCHAMPS, 2002)
Argamassas
(NEVES, 1999)
Concretos
(NEVES, 1999)
Pavimentação
(SILVA, 2000)
Pavimentação
(ALECRIM, 2006)
Pavimentação
(SOUZA, 2006
Fonte: (Alecrim, 2009)
31
4.
MATERIAIS E MÉTODOS
4.1
MATERIAIS
4.1.1 Cimento Portland
Nesta pesquisa é usado para a produção de concreto o cimento Portland CPV- ARIRS da marca Mizu, algumas das propriedades químicas, físicas e mecânicas são apresentadas
no Quadro 5. Ele é conhecido como cimento Portland de alta resistência inicial, pois atinge
altas resistências nas primeiras idades; isso ocorre por possuir uma dosagem diferente de
calcário e argila e maior finura.
Quadro 5 – Propriedades do cimento Portland CPV – ARI – RS
Composição Química
Parâmetros
P. Fogo (%)
RI (%)
S03 (%)
CaO Livre (%)
Média
3,40
0,87
3,00
2,29
Desvio
Limites da
ABNT
0,55
0,17
0,12
0,38
≤ 4,5
≤ 1,0
3,5
-
Propriedades Físicas
Parâmetros
Massa específica
Blaine
(g/m³)
(cm²)
Média
3,14
Desvio
Limites da
ABNT
#325
#200
4.060
2,00
0,04
69,52
-
≥ 3.000
Pega
Iníc. (h)
Fim (h)
0,62
113
152
0,33
0,90
7,32
9,97
-
≤ 6,0
≥1
≤ 10
Resistência à Compressão
Parâmetros
1 dia (MPa)
2 dias (MPa)
7 dias (MPa)
28 dias (MPa)
Média
16,45
27,36
36,88
45,22
Desvio
Limites da
ABNT
0,61
0,99
0,81
0,75
≥ 11,0
≥ 24
≥ 34,0
-
Fonte: Mizu (2014)
32
4.1.2 Água
A água utilizada na pesquisa foi utilizada diretamente da UFERSA, proveniente do
abastecimento da CAERN – Companhia de água e esgoto do Rio Grande do Norte.
4.1.3 Resíduo de Quartzito
O resíduo de quartzito utilizado nesta pesquisa foi proveniente do município de Várzea
– PB (figura 10), na região do Seridó (Vale do Sabugi). Foi coletado resíduo de diversas
formas geométricas e posteriormente foi realizado o beneficiamento deles através do processo
de britagem manual. Assim o resíduo em estudo passou na peneira ABNT de abertura de 19
mm.
Figura 10 – Localização de Várzea - PB.
Fonte: (Google Earth, 2013)
4.1.4 Agregado Miúdo
Como agregado miúdo foi utilizado uma areia proveniente do município de Assú/RN.
Para a realização dos experimentos o agregado foi lavado e secado a temperatura ambiente e
em seguida submetido a um peneiramento na malha 4,8mm. O ensaio de granulometria foi
realizado segundo a NM 248:2001.
33
4.1.5 Agregado Graúdo
Foi utilizado como agregado graúdo o resíduo de quartzito como já comentado
anteriormente e a brita granítica obtida no LEMAT – Laboratório de Materiais. Agregados
este que foram submetidos a ensaios de caracterização física.
4.2
METODOLOGIA
4.2.1 Pesquisa Experimental
O presente trabalho trata-se de uma pesquisa experimental, que tem o intuito de
analisar o comportamento do concreto de cimento Portland com substituição de agregado
natural por agregado proveniente do resíduo de quartzito. Buscou-se junto à empresa
REVESTIR, localizada no município de Várzea - PB, na região do Seridó (Vale do Sabugi), o
material para a realização desta pesquisa.
4.2.2 Resíduo de Quartzito
O resíduo de quartzito (figura 11) foi encontrado descartado a céu aberto em uma
quantidade bastante considerável, também foi visto lançados nos arredores da cidade. Ele não
esta tendo um destino final adequado, o que tem causado poluição visual e mal uso de terreno.
34
Figura 11 - Resíduo da produção de revestimento de quartzito
Fonte: (Próprio autor, 2013)
A primeira providência a ser tomada com os resíduos foi realizar a britagem do
material, sendo executada de forma manual com o auxilio de uma marreta. Foi utilizado o
resíduo das rochas com coloração preta, pois apresentava a priori uma maior resistência que
pode ser observada durante a britagem manual. Depois dos procedimentos de britagem do
resíduo de quartzito, foi feito a caracterização do agregado originado do resíduo de quartzito.
4.2.3 Agregado Graúdo
4.2.3.1 Granulometria
Na caracterização dos agregados graúdos foram utilizados dois agregados, do qual é
constituído por: agregado proveniente da brita granítica (figura 12a) e do resíduo de quartzito
(figura 12b).
35
Figura 12 – Brita Granítica e Brita de Quartzito
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
A realização do ensaio de granulometria foi feito de acordo com a NM 248:2001.
Onde se utilizou a balança, estufa para secagem dos agregados, peneiras da série normal e
intermediária. A dimensão máxima nominal dos agregados foi de 19 mm, e usou-se uma
amostra de 5 Kg. O material foi devidamente peneirado, e em seguida pesou-se os agregados
retidos em cada peneira.
4.2.3.2 Massa Unitária
Este ensaio foi realizado de acordo com a NBR 7251/1982, dita que para cada
amostra seja repetido cinco ensaios e o resultado final é a média destes ensaios. O ensaio
consiste em preencher uma caixa de 15 m³ (figura 13), soltando-o a uma altura de 10 cm a 12
cm da superfície do recipiente. Depois raspa-se o excesso de material com o auxílio de régua
metálica. Na sequência pesa-se a caixa com o agregado, descobrindo sua massa. Para o
resultado da massa unitária apenas divide-se a massa da amostra pelo volume do recipiente.
36
Figura 13 – Massa Unitária
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
4.2.3.3 Índice de Forma
O índice de forma foi realizado segundo a NBR 7809/1983, onde ele é
determinado para os agregados graúdos que possuem dimensão máxima característica maior
que 9,5. Ele é a razão entre o comprimento e a espessura dos grãos medidos com auxílio de
um paquímetro (figura 14).
37
Figura 14 - Índice de forma
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
4.2.4 Agregado Miúdo
4.2.4.1 Granulometria
O agregado miúdo utilizado nesta pesquisa é proveniente do município de Assú/RN.
Para a realização dos experimentos o agregado foi lavado e secado a temperatura ambiente e
em seguida submetido a um peneiramento na peneira de abertura de malha 4,8mm. O ensaio
de granulometria foi realizado segundo a NM 248/2001.
4.2.4.2 Massa Específica
A determinação da massa específica do agregado miúdo foi realizada através do
frasco de Chapman, de acordo com a NBR 9776/1987. O ensaio consiste em colocar água no
frasco até atingir a marca de 200 cm³, posteriormente adicionar 500g de agregado miúdo, em
seguida efetua-se a leitura do nível atingido pela água. (figura 15)
38
Figura 15 - Frasco de Chapman
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
4.2.4.3 Massa Unitária
A massa unitária (figura 16) do agregado miúdo foi determinada de acordo com a
NBR 7251/1982. Onde a amostra tinha mais que o dobro do recipiente, foi lançada a uma
altura de aproximadamente de 12 cm, regularizou-se a superfície com um haste, repetiu-se
esse procedimento 3 vezes determinando a massa unitária dividindo-se a massa pelo volume
do recipiente.
39
Figura 16 – Massa Unitária do agregado miúdo
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
4.2.5 Moldagem dos Corpos de Prova
A moldagem dos corpos de prova iniciou-se após a caracterização de todos os
elementos que o constituem. Foi então escolhido um traço adequado, para a produção dos
corpos de prova. A determinação do traço em massa foi de 1:1,47:2,28:0,5. O traço usado
para a dosagem do concreto foi igual para ambos os agregados utilizados.
A mistura dos materiais foi realizada manualmente no LEMAT. Antes da moldagem
dos corpos-de-prova, os moldes foram revestidos internamente com uma pequena camada de
óleo. Logo em seguida foi feito o ensaio de abatimento de tronco de cone segundo a NBR NM
67/1998 para analisar a trabalhabilidade, onde o abatimento requerido foi de 100±20 mm.
O Ensaio consiste em utilizar um molde feito de metal com 20 cm de base inferior,
10 cm de base superior, altura de 30 cm acompanhado de uma placa de base de 50 cm de
lados e uma haste de 60 cm de comprimento. Primeiro de deve-se umedecer o molde e a placa
de base (figura 17a). Em seguida encher o molde com três camadas de aproximadamente um
terço de altura cada. (figura 17b). Compactar cada camada com 25 golpes, depois rasar a
superfície do concreto. (figura 17c). Levantar o molde cuidadosamente na direção vertical,
40
depois deve-se imediatamente medir o abatimento do concreto, determinando a diferença
entre a altura do molde e altura do eixo do corpo-de-prova (figura 17d).
Figura 17–Abatimento de tronco de cone
Fonte: Próprio Autor
Após a preparação do concreto foram então confeccionados os corpos-de–prova de
acordo com a NBR 5738/2003. Foram moldados 12 corpos de prova, dos quais 6 eram
constituídos de agregado graúdo proveniente da rocha granítica e 6 do resíduo de quartzito.Do
grupo de 6 corpos de provas 3 foram destinado ao ensaio de compressão axial e os outros 3 ao
ensaio de tração por compressão diametral. Os 6 corpos de provas separados para o ensaio de
compressão axial foram utilizados para a realização do ensaio de propagação de onda
ultrassônica.
Utilizou-se moldes metálicos cilíndricos (figura 18) com 10 cm de diâmetro e 20 cm
de altura. Para a realização do adensamento introduziu-se o concreto no moldes em duas
camadas onde cada uma delas recebeu 12 golpes com uma haste metálica.
41
Figura 18 - Moldagem dos Corpos de Prova
Fonte: Próprio autor
Após a moldagem dos corpos-de-prova, os moldes foram colocados em uma superfície
horizontal rígida e protegidos de qualquer vibração durante 24 horas. Em seguida os corpos de
prova foram desmoldados e submetidos a cura submersa durante 28 dias.Após esse tempo
realizou-se a preparação de suas bases através da retificação dos mesmos(figura 19), com o
intuito de deixar suas superfícies uniformes.
Figura 19 - Retificação dos corpos de prova
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
42
4.2.6
Resistência a Tração por Compressão Diametral
Para a execução do ensaio de tração por compressão diametral (figura 20) foi utilizada
a NBR 7222/1994. O ensaio ocorreu aos 28 dias de cura e foi realizado em uma Máquina
Universal Ensaios da marca EMIC®, modelo DL 10.000, cedida pelo laboratório de
engenharia mecânica da UFERSA.
Para o cálculo da resistência à tração por compressão diametral é utilizada a expressão:
𝐹𝑡,𝐷 =
2𝐹
𝜋𝑑𝐿
Onde:
Ft,d = resistência à tração por compressão diametral, expressa em MPa, com aproximação de 0,05
MPa;
F = carga máxima obtida no ensaio (kN);
d = diâmetro do corpo-de-prova (mm)
L = altura do corpo-de-prova (mm)
Figura 20 – Ensaio de tração por compressão diametral
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
43
4.2.7 Resistência a Compressão Axial
A resistência à compressão axial do concreto (figura 21) foi determinada de acordo
com as recomendações da NBR 5739/2007. A realização do ensaio ocorreu aos 28 dias de
cura depois da moldagem dos CP’s, onde foram rompidos os corpos de prova (figura 22). Foi
utilizado uma Máquina servo-hidráulica da marca EMIC® e modelo DL – 100T,
disponibilizada pelo IFRN – Instituto Federal do Rio Grande do Norte.
Figura 21 – Ensaio de Resistência à Compressão Axial
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
Figura 22– Rompimento a Compressão Axial
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
44
4.2.8 Propagação de Ondas Ultrassônicas
O ensaio de velocidade de propagação de onda ultrassônica (figura 23) foi baseado
na NBR 8802/1994. Esse ensaio proporciona relacionar a resistência mecânica com a
velocidade de propagação de onda ultrassônica. Utilizou-se um equipamento ultrassônico
PUNDIT LAB da marca PROCEQ, modelo 326 10001 cedido pelo LEMAT - Ufersa. Antes
de iniciá-lo foi feita a calibração do equipamento com uma barra de referência e logo em
seguida realizou-se o ensaio nos corpos de prova.
Figura 23 – Propagação de Onda Ultrassônica
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
45
5.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1
AGREGADO GRAÚDO
5.1.1 Análise granulométrica
Foram realizados 2 ensaios para a análise granulométrica da brita granítica e 2 ensaios
para a análise granulométrica da brita do resíduo de quartzito, a fim de obter um resultado em
que as amostras não diferissem em mais de 4%, os resultados desses ensaios constam na
tabela 2. Determinou-se a partir dos resultados, a dimensão máxima de 19 mm para ambas as
britas e módulo de finura de 8,19 e 8,70 para a brita de resíduo de quartzito e brita granítica,
respectivamente.
Tabela 2 – Granulometria da brita de resíduo de quartzito e da brita granítica
Peneiras
(mm)
25
19
11,5
9,5
6,3
4,8
Fundo
Total
MF
Determinação - resíduo
Peneiras
Determinação - Brita Granítica
quartzito
(mm)
Massa
Retida
Retida
Massa
Retida
Retida
Retida individual Acumul.
Retida individual Acumul. %
(g)
%
%
(g)
%
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
25
0,076
1,522
1,522
0,250
5,000
5,000
19
2,530
50,661
52,183
3,600
72,001
77,002
11,5
0,922
18,462
70,645
0,590
11,800
88,802
9,5
1,176
23,548
94,193
0,519
10,374
99,176
6,3
0,290
5,807
100,000
0,041
0,824
100,000
4,8
0,000
0,000
0,000
0,000
Fundo
4,994
100,000
Total
5,000
100,000
8,19
MF
8,70
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
46
Percebe-se no gráfico apresentado na figura 24 que ambos os agregados apresentam
uma graduação uniforme, pois grande parte de suas partículas possuem tamanhos em uma
faixa estreita e sua curva granulométrica é muito íngreme.
Figura 24 - Curvas granulométricas dos agregados graúdos
100%
90%
80%
% QUE PASSA
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
0,001
0,010
0,100
Quartzito
1,000
10,000
100,000
Granitica
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
5.1.2 Índice de Forma
Na avaliação da forma dos grãos foram obtidos os seguintes resultados apresentados
na tabela 3.
Tabela 3 – Ensaio de Índice de Forma
Agregado graúdo
Quartzito
Granito
Índice de forma
2,49
2,21
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
47
Tem-se diante dos resultados que os agregados apresentam valorem próximos entre si.
Pode-se ainda dizer que os seus grãos apresentam características lamelares, pois apresentam
valores aproximados de 3, conforme o estabelecido pela NBR 7809/1983.
5.1.3 Massa unitária
Através deste ensaio foi possível obter o valor do agregado com os devidos espaços
de ar entre as partículas A tabela 4 mostra o resultado das respectivas massas unitárias da brita
com resíduo de quartzito e da brita granítica, onde tem-se valores aproximados de 1,38 e 1,35
Kg/dm³ respectivamente.
Tabela 4 – Massa Específica
Brita de Resíduo de
quartzito
Volume do recipiente
15
(dm³)
Massa do agregado
"média das amostras"
20,63
(Kg)
Massa Unitária (Kg/dm³)
1,38
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
5.2
Brita Granítica
15
20,30
1,35
AGREGADO MIUDO
5.2.1 Análise granulométrica
Os resultados das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras determinadas através
do ensaio de análise granulométrica da areia encontram-se na tabela 5. Determinou-se como
módulo de finura o resultado de 2,93 e para dimensão máxima característica foi de 4,75 mm.
48
Tabela 5 – Agregado Miúdo – Porcentagem média retida acumulada
Massa retida (g)
Peneira
ABNT
Massa retida (%)
Amostra
Amostra B
A
0
0
0
0
0
0
0
0
0
55,6
9,34
11,12
118
21,27
23,6
144,8
29,95
28,96
132,4
28,42
26,48
40,8
8,68
8,16
8,4
2,34
1,68
500
100
100
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
% retida % retida
média acumulada
Amostra A Amostra B
9,5 mm
6,3 mm
4,75 mm
2,36 mm
1,18 mm
600 μm
300 μm
150 μm
Fundo
∑
0
0
0
46,7
106,3
149,7
142
43,4
11,7
499,8
0,0%
0,0%
0,0%
10,2%
22,4%
29,5%
27,4%
8,4%
2,0%
100,0%
0,0%
0,0%
0,0%
10,2%
32,7%
62,1%
89,6%
98,0%
100,0%
A partir dos dados obtidos no ensaio de análise granulométrica da areia obteve-se a
curva granulométrica apresentada no gráfico da figura 24, situando-a entre os limites
inferiores e superiores de zonas utilizáveis do agregado miúdo para concreto.
Figura 24 - Curva Granulométrica do agregado miúdo
100
90
% retida acumulada
80
Zona Utilizável Limite Inferior
70
Zona Ótima - Limite
Inferior
60
50
Zona Utilizável Limite Superior
40
30
Zona Ótima - Limite
Superior
20
Curva Granulométrica
10
0
0,1
1
Abertura das peneiras (mm)
10
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
49
5.2.2 Massa específica
A massa específica da areia foi encontrada de acordo com a NBR 9776/1987.
Realizaram-se dois ensaios consecutivos, dos quais não diferiam 0,05 g/cm³, os quais estão
demonstrados na Tabela 6. O valor médio da massa específica foi de 2,62g/cm3.
Tabela 6 – Massa Específica
Seqüência do ensaio
Massa de areia (g)
Volume de água (cm3)
Amostra A Amostra B
500,00
500,00
200,00
200,00
Volume após adição de areia
(cm3)
391,50
390,00
Volume de deslocado (cm3)
Massa específica (g/ cm3)
191,50
2,61
190,00
2,63
Massa específica (g/ cm3)
"médias das amostras"
2,62
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
5.2.3 Massa Unitária
A obtenção da massa unitária foi obtida a parti da NBR NM 45/2006, que permite a
determinação da mesma por meio de três métodos, para o presente trabalho foi utilizado o
método C, no qual obteve o valor médio de 1,51 Kg/dm3 (tabela 7).
Tabela 7 - Massa unitária do agregado miúdo
Amostra A
Volume do recipiente (dm³)
15,00
Massa do agregado no
22,60
recipiente (Kg)
Massa Unitária "médias das
amostras" Kg/dm³
1,51
Amostra B Amostra B
15,00
15,00
22,50
22,9
1,50
1,53
Massa Unitária "médias das
1,51
amostras" Kg/dm³
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
50
5.3
ABATIMENTO DE TRONCO DE CONE
Ao ser realizado o ensaio de abatimento de tronco de cone percebe-se que a brita
granítica (tabela 8) apresenta uma maior trabalhabilidade quando comparada com a brita de
resíduo de quartzito. Essa diferença pode ser explicada pelas propriedades dos agregados. A
brita granita em estudo é menos lamelar, apresenta uma textura menos rugosa e menor
absorção de água.
Tabela 8 – Abatimento de tronco de cone
Brita de resíduo de
quartzito
Abatimento
9
(mm)
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
5.4
Brita
Granítica
11
DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
Os resultados da resistência à compressão do concreto contendo a brita granítica e a
brita com o resíduo de quartzito foi realizado aos 28 dias de cura, podemos visualizá-lo no
gráfico apresentado na figura 25.
Figura 25- Resistência a Compressão Axial
Resistência a Compressão Axial
35
30
25
20
15
30,99
27,01
10
5
0
Quartzito
Granítica
Agregados
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
51
De acordo com os resultados, verifica-se que o valor da resistência à compressão do
concreto com a brita do resíduo de quartzito foi próximo do valor do concreto com a brita
granítica, sendo aproximadamente 12,4% menor. No entanto percebe-se que o concreto
contendo a brita granítica apresenta um valor de resistência maior, isso pode ter ocorrido
devido ao fato da brita granítica apresentar uma constituição mineralógica mais rígida, onde
tem-se uma menor porosidade do agregado em relação a brita com resíduo de quartzito que
tem sua estrutura folheada. Diante dos resultados pode-se atestar a possibilidade de utilizar a
brita com resíduo de quartzito em concreto para fins não estruturais e estruturais.
5.5
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL.
Os resultados do ensaio dos corpos de prova submetidos à resistência à tração por
compressão diametral são apresentados no gráfico da figura 26. Percebe-se que os valores
obtidos foram próximos, diferindo aproximadamente 5%, com o concreto contendo brita
granítica apresentando menor resultado. A presença de mica no quartzito contribuiu para a
resistência à tração.
Figura 26 - Resistência à Tração por Compressão Diametral
Resistência a tração por compressão
diametral (MPa)
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Quartzito
Granítica
Agregados
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
52
5.6
VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DE ONDAS ULTRASSÔNICAS
O ensaio da velocidade de propagação de onda ultrassônica teve o intuito de analisar a
parte interna do corpo de prova, dessa forma, pode-se dizer que quanto maior for a velocidade
de propagação de onda ultrassônica, maior será a compacidade do concreto.
Os resultados do ensaio de velocidade de propagação de onda ultrassônica são
apresentados na tabela 9.
Tabela 9 – Velocidade de propagação de onda ultrassônica
Velocidade Média das vel.
(m/s)
(m/s)
4784
4694
4720,33
Quartzito
4683
5063
4962
4975,33
Granítica
4901
Fonte: (Próprio Autor, 2014)
Agregado
De acordo com os resultados podemos verificar que o concreto contendo brita de
resíduo de quartzito apresentou menor velocidade de propagação de onda ultrassônica em
relação ao concreto que tinha brita granítica; este valor está correlacionado com os valores de
resistência à compressão axial que também foi menor para o concreto com resíduo de
quartzito. Pode-se dizer que o agregado com resíduo de quartzito apresenta uma menor
compacidade em relação ao outro em estudo, pois a velocidade de propagação de onda
diminui com o aumento da porosidade.
53
5. CONCLUSÕES
Neste trabalho, foi apresentado um estudo sobre a utilização do resíduo de quartzito
na produção de concreto. Realizaram-se ensaios de caracterização dos agregados graúdos e
miúdo, ensaio de resistência axial, ensaios de resistência por tração diametral e propagação de
onda ultrassônica. Diante dos resultados obtidos é possível concluir que:

Na caracterização dos agregados graúdos constituído pela brita granítica e pela
brita do resíduo de quartzito obtiveram-se resultados bastante semelhantes. Os ensaios de
análise granulométrica (NBR NM 28/2003), massa unitária (NBR 7251/1982) e índice de
forma, apresentaram resultados satisfatórios para os limites comparativos impostos.

O ensaio de compressão axial nos mostra que o concreto feito com brita
granítica apresenta uma resistência um pouco maior, porém o concreto contendo a brita com
resíduo de quartzito apresenta uma resistência muito próxima, o que nos permite utilizá-lo em
concreto com objetivo para fins não estruturais e estruturais.

No ensaio de tração por compressão axial percebe-se que ambos os agregados
podem ser usado em concreto de forma que permitir uma boa resistência a tração por
compressão axial.

Diante do ensaio de onda ultrassônica constata-se que o agregado com resíduo
de quartzito apresenta uma menor compacidade em relação ao outro em estudo, pois a
velocidade de propagação de onda diminui com o aumento da porosidade. apresentaram
resistências aproximadas quando se comparam os dois agregados em estudo.
O concreto com brita de resíduo de quartzito é um material que possui características
que o permitir ser utilizado em concreto, apresentando uma resistência satisfatória. Do ponto
de vista ecológico o material se torna atraente, pois será possível reutilizar o material de
forma eficiente
54
6. PROPOSTA PARA TRABALHOS FUTUROS
Como sugestão para pesquisas futuras, tem-se:

Fazer um estudo de análise dos diversos tipos de resíduos de quartzito, que se
diferenciam pela sua composição mineralógica, como agregado graúdo na composição de
concreto.

Estudar diversas proporções de agregado de resíduo de quartzito na
composição do concreto.

Estudar a utilização do resíduo de quartzito como filler em concretos.
55
7. REFERÊNCIA
ABI ROCHAS. Rochas ornamentais – Conceitos e definições. (2004) Disponível em:
<http://www.abirochas.com.br/ >. Acesso em: 20 de janeiro de 2014.
ALECRIM, Adson Viana, Estudo do Resíduo de Quartzito Foliado Para Emprego em
Estruturas de Pavimentos. Dissertação (Mestrado em Engenharia dos Transportes), Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, 2009.
ARAÚJO, R.C.L.; RODRIGUES, E.H.V.;FREITAS, Materiais de Construção. Rio de
Janeiro, Editora Universidade Rural, 2000.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10004: Resíduos sólidos Classificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2004.
_______. NBR 11579/MB 3432: Cimento Portland- Determinação da Finura por meio da
peneira 0,075mm (nº200). Rio de Janeiro: ABNT, 1991.
_______. NBR 5738: Concreto- Procedimento para Moldagem e cura de corpos-de-prova
cilíndricos ou prismáticos de concreto. Rio de Janeiro: ABNT, 2003.
_______. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro:
ABNT, 2003.
_______. NBR 7211: Agregados para concreto - Especificações. Rio de Janeiro: ABNT,
2009.
_______. NBR 7215: Cimento Portland- Determinação da resistência à compressão. Rio de
Janeiro: ABNT, 1996.
_______. NBR 9776: Agregados – Determinação da massa especifica de agregados miúdos
por meio do frasco de Chapman. Rio de Janeiro: ABNT, 1987.
56
_______. NBR 9939: Agregado graúdo – Determinação do teor de umidade total – Método
de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2011.
_______. NBR NM 12655: Concreto – Preparo, controle e recebimento. Rio de Janeiro:
ABNT, 1996.
_______. NBR NM 65: Cimento Portland- Determinação do tempo de pega. Rio de Janeiro:
ABNT, 2002.
_______. NRB 5739: Concreto - Ensaio de Compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio
de Janeiro: ABNT, 2007.
BAUER, L. A. F. Materiais de Construção. São Paulo: Livros Técnicos e Científicos.
Editora S/A, 1995.
CALLISTER, Willian D. Ciência e Engenharia de Materiais Uma Introdução. Trad.
Sergio M. S. Soares. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
CURTI,Rurbens (Slides) 2013 Propriedades e dosagens do concreto.
HELENE, Paulo; TUTIKIAN, Bernardo F. Dosagem dos Concretos de Cimento Portland.
(2011). Disponível em <www.concretophd.com.br/imgs/files/DosagemCap12Concreto
2011>Acessado em: 05 dez. 2013
ITAMBÉ, Apostilhas de ensaios de concretos e agregados. 3º edição, Curitiba, 2011.
MACHADO,
Fábio
Braz.
Quartizito.
(2013)
Disponível
em:
<http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/metamorficas/quartzito.html> Acesso em: 21 out.
2013
MARTINS, Paulo Benjamim Morais, Influência da Granulometria Agregado Miúdo na
Trabalhabilidade do Concreto. (monografia) 2008
57
MEHTA, P. Kumar.; MONTEIRO, Paulo. J. M. Concreto: estrutura, propriedades
emateriais. São Paulo: PINI, 1994.
NEVILLE, A. M., Propriedades do Concreto. São Paulo: PINI, 1997.
NETO, Guilherme Teodoro Buest, Estudo da Substituição de Agregados Miúdos Naturais
por Agregados Miúdos Britados em Concretos de Cimento Portland. Dissertação
(Mestrado em Construção Civil), Universidade Federal do Paraná, 2009.
NEVES, Idercio França. Estudo de Dosagem Racional do Concreto Estrutural Comum.
(Apostilha)
PARAHYBA, R. E. R.; CAVALCANTI, V. M. M.; PERLATTI, F. Mineração no
Semiárido
Brasileiro.
Brasília:
DNPM,
2009.
201p.
Disponível
em:
<http:www.dnpm.gov.br>. Acesso em: 22out. de 2013.
REVESTIR;
Arquitetura
em
Pedra.
(2014).
Disponível
em:
<http://pessoal.utfpr.edu.br/amacinrm/tecc-epc/arquivos/Apostila01.pdfhttp:/
www.revestirpedras.com.br/2012/produtos> Acesso em: 12 fevereiro. de 2014.
ROMANO, Cezar Augusto. Apostilha de Tecnologia do Concreto. Disponível em:
<http://pessoal.utfpr.edu.br/amacinrm/tecc-epc/arquivos/Apostila01.pdf>. Acesso em: 22 out.
de 2013.
SANTOS, Adelson Barbora. Várzea Cidade Sem Desempregados. (2013) Disponível em:
<http://www.agenciasebrae.com.br/noticia.kmf?canal=36&cod=9686513&indice=20>.
Acesso em: 22 out. de 2013.
SANTOS, Dênnys Araújo; Estudo da Extração Mineral de Quartzito Na Cidade de Várzea-PB
(Monografia 2011) Disponível em: <http://ebiblio.ufersa.edu.br/Download/22691.pdf>.
Acesso em: 29 out. de 2013.
58
SILVA,Allyson Leandro Bezerra, Análise da Resistência à Compressão de Concreto
Obtido com Resíduo de Vidro em Substituição ao Agregado Miúdo. Monografia
(Graduação em Ciências e Tecnologia) – Universidade Federal Rural do Semi-Árido, 2013.
TEIXEIRA, Anthony Francis Nunes; MELO,Larize Bezerra; OLIVEIRA, NarlaSathlerMusse.
Rochas Ornamentais: o desenvolvimento econômico e suas relações com a sociedade
brasileira
e
norte-riograndense.
Disponível
em:
<http://propi.ifto.edu.br/ocs/index.php/connepi/vii/paper/view/4104>. Acesso em: 29 out. de
2013.