UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ALEXANDRE JORGE ROCHA MENEZES
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE CAPEAMENTO DE CORPO-DE-PROVA DE
CONCRETO COM ENXOFRE, USO DE NEOPRENE E RETIFICAÇÃO DE TOPO
PARA ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
FORTALEZA
2011
ii
ALEXANDRE JORGE ROCHA MENEZES
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE CAPEAMENTO DE CORPO-DE-PROVA DE
CONCRETO COM ENXOFRE, USO DE NEOPRENE E RETIFICAÇÃO DE TOPO
PARA ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
Monografia submetida à Coordenação do
Curso de Engenharia Civil da Universidade
Federal do Ceará como requisito parcial para
obtenção do grau de Engenheiro Civil em
dezembro de 2011.
Orientador(a): Prof. Dr. Antônio Eduardo
Bezerra Cabral
FORTALEZA
2011
iii
ALEXANDRE JORGE ROCHA MENEZES
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE CAPEAMENTO DE CORPO-DE-PROVA DE
CONCRETO COM ENXOFRE, USO DE NEOPRENE E RETIFICAÇÃO DE TOPO
PARA ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal
do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Aprovado em 25/11/2011
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________________
Prof. Dr. Antônio Eduardo Bezerra Cabral
Universidade Federal do Ceará (Orientador)
_____________________________________________________
Prof. Msc. Aldo de Almeida Oliveira
Universidade Federal do Ceará
_____________________________________________________
Eng. Especialista Kelvya Maria de Vasconcelos Moreira
Universidade Federal do Ceará
iv
Dedico este trabalho à meus pais por todo
empenho dedicado à minha formação,
não apenas acadêmica,
mas em especial a minha formação
humana.
v
AGRADECIMENTOS
Em especial à Deus por me guiar, proteger e principalmente por oferecer saúde,
coragem e força para que eu consiga alcançar meu objetivos.
Aos meus pais por sempre estarem ao meu lado, pelo amor, dedicação e em
especial por me ensinarem a sempre dar o melhor de mim e nunca desistir dos meus objetivos.
Ao professor Eduardo Cabral por me ter dado a oportunidade de estudar e
conhecer um pouco mais sobre materiais de construção, além dos demais professores que tive
o prazer de conviver durante essa fase da minha vida.
À Lara Raissa pela paciência que teve comigo durante esse período, além do
apoio fundamental para que fosse possível a conquista de mais esse objetivo.
Por fim, agradeço a todos os colegas que lutaram comigo nessa batalha, passaram
noites acordados estudando pra prova do dia seguinte, que esqueceram a maior parte dos
feriados e dos finais de semanas desses últimos cinco anos.
vi
RESUMO
A indústria da construção civil está em plena expansão e, à medida que cresce o
lançamento de novos empreendimentos, também cresce a preocupação com a qualidade dos
materiais que são utilizados por essa indústria. Frequentemente são realizados inúmeros
ensaios para se constatar a durabilidade e resistência dos materiais que são utilizados nas
edificações. Dentre os ensaios mais frequentes, o ensaio de resistência à compressão axial em
corpos-de-prova de concreto é o mais realizado durante o processo construtivo, uma vez que o
concreto é o material mais utilizado na construção de edificações em geral. Entretanto, para a
realização deste ensaio é usualmente utilizado o enxofre derretido na regularização das
superfícies dos topos dos corpos-de-prova; no entanto, a fumaça gerada no processo de
derretimento do enxofre é prejudicial à saúde humana, além do fato do enxofre ser um bem
natural que precisa ser extraído, aumentando assim o impacto que a indústria da construção
civil causa ao meio ambiente. Para tentar amenizar estes problemas, várias técnicas são
utilizadas para fazer a regularização dos corpos-de-prova sem a utilização do enxofre como,
por exemplo, empregando-se o neoprene ou simplesmente retificando o topo do corpo-deprova. Desta maneira foram analisados os resultados de ensaios de resistência à compressão
axial utilizando para o nivelamento das bases dos corpos-de-prova o enxofre, a borracha de
neoprene e o desgaste mecânico dos corpos-de-prova através de uma máquina retificadora. De
posse dos resultados foi possível analisar que o tipo de nivelamento dos corpos-de-prova
influência diretamente nos resultados do ensaio de resistência à compressão axial, uma vez
que se observou para os grupos de concreto de 20MPa e 30MPa o uso do enxofre como a
melhor técnica de nivelamento das bases e para o grupo de 40MPa o uso da borracha de
neoprene se apresentou mais indicada.
Palavras-chaves: Enxofre, neoprene, máquina retificadora.
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Ensaio de abatimento de tronco de cone ou slump test........................................06
Figura 2.2 – Aplicação de carga no ensaio de flexo-tração......................................................08
Figura 2.3 – Apresentação do ensaio de compressão diametral................................................09
Figura 2.4 – Ensaio de tração direta..........................................................................................10
Figura 2.5 – Capeamento de corpo-de-prova com enxofre.......................................................17
Figura 2.6 – Superfície do corpo-de-prova após ser capeado com enxofre..............................18
Figura 2.7 – Ensaio de compressão axial utilizando neoprene.................................................19
Figura 2.8 – Processo de desgaste da superfície do corpo-de-prova.........................................20
Figura 2.9 – Superfície do corpo-de-prova após ser retificado.................................................21
Figura 3.1 – Prensa hidráulica – elétrica com 100kN de capacidade de carga.........................23
Figura 3.2 – Retífica com lâmina diamantada..........................................................................23
Figura 3.3 – Família de concreto com 20 MPa.........................................................................24
viii
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 3.1 – Distribuição granulométrica dos agregados........................................................22
Gráfico 4.1 – Curva normal para o grupo de 20 MPa...............................................................27
Gráfico 4.2 – Curva normal para o grupo de 30 MPa...............................................................28
Gráfico 4.3 – Curva normal para o grupo de 40 MPa...............................................................30
Gráfico 4.4 – Desvio Padrão dos grupos...................................................................................31
Gráfico 4.4 – Resistências médias dos grupos..........................................................................31
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Características da borracha de neoprene..............................................................19
Tabela 3.1 – Característica dos agregados................................................................................22
Tabela 3.2 – Traços adotados em massa...................................................................................24
Tabela 4.1 – Dados de análise das amostras.............................................................................26
Tabela 4.2 – Teste ANOVA para o grupo de 20 MPa..............................................................27
Tabela 4.3 – Teste ANOVA para o grupo de 30 MPa..............................................................29
Tabela 4.4 – Teste ANOVA para o grupo de 40 MPa..............................................................30
x
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1
1.1 Objetivos ...................................................................................................................... 2
1.1.1
Objetivo geral ..................................................................................................... 2
1.1.2
Objetivo específico ............................................................................................. 3
1.2 Estrutura do trabalho .................................................................................................... 3
2
CONCRETO....................................................................................................................... 4
2.1 Introdução .................................................................................................................... 4
2.2 Propriedades do concreto no estado fresco .................................................................. 5
2.3 Propriedades no estado endurecido .............................................................................. 7
2.3.5.1 Fatores que afetam a resistência do concreto ................................................... 13
2.4 Corpos-de-prova cilíndricos....................................................................................... 13
2.4.1
Nivelamento do topo do corpo-de-prova .......................................................... 15
3
2.4.1.1
Sistema de capeamento colado ......................................................................... 16
2.4.1.2
Sistema de capeamento não colado .................................................................. 18
2.4.1.3
Sistema de desgaste mecânico .......................................................................... 19
MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................................. 22
3.1 Característica dos materiais e equipamentos ............................................................. 22
3.2 Método ....................................................................................................................... 23
4
RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 26
4.1 Grupo de 20 MPa ....................................................................................................... 26
4.2 Grupo de 30 MPa ....................................................................................................... 28
4.3 Grupo de 40 MPa ....................................................................................................... 29
4.4 Resultados gerais ....................................................................................................... 31
5
CONCLUSÕES ................................................................................................................ 33
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................................34
ANEXOS..................................................................................................................................36
1
1
INTRODUÇÃO
O concreto é uma rocha artificial, fabricada pelo homem, e por isso pode ser
estudado e melhorado ou direcionada suas propriedades para a finalidade que este tenha,
como por exemplo, o uso para estruturas submersas no mar ou pistas de rolagem para
tráfego de veículos.
Existe registro do uso do concreto simples ou primitivo na pavimentação de
estradas no Império Romano. Este concreto era constituído de cal hidratado e argila
pozolânica, bem diferente do concreto atual. Esta diferença se dar principalmente
devido aos estudos desenvolvidos no inicio do século XX (HELENE & ANDRADE,
2010).
A indústria da construção civil responde por 16% do PIB Brasileiro e
empregando aproximadamente 2,95 milhões de trabalhadores com carteira assinada
(IBGE, 2001), desta feita esta indústria é extremamente importante para a economia do
país, fato compartilhado com outras nações. E o concreto por sua vez é o material mais
consumido por esse setor da economia, assim o estudo deste material não se faz
necessário apenas para se garantir uma maior segurança e desempenho de estruturas de
concreto, mas se faz extremamente necessário para o desenvolvimento de País.
Atualmente também tem se desenvolvido estudos envolvendo o concreto
por apelo ambiental, utilizando na sua composição, por exemplo, resíduo de construção
e demolição.
Para muitas nações o conhecimento das capacidades e características do
concreto é algo estratégico, como é o desenvolvimento da saúde e biotecnologia. Isso é
comprovado quando é comparado o nível de investimento nestes setores. Só no Brasil
existem cerca de 130 centros de pesquisa e desenvolvimento em concreto (HELENE &
ANDRADE, 2010).
Mas apenas o estudo do concreto, suas características e constituintes em
laboratório, não são suficientes para oferecer segurança e economia no processo de
fabricação e utilização deste material
O principal responsável desde a coleta de agregados até o lançamento do
concreto em fôrmas para a confecção de estruturas é o Homem. E é este o elemento
mais propenso a falhar durante o processo de produção de estruturas de concreto.
2
Assim, com a finalidade de minimizar grandes problemas, vários textos
técnicos e normas são publicados para nortear da fabricação ao uso do concreto.
Antes de se realizar o lançamento do concreto, ou seja, quando este se
apresenta no seu estado fluido, são realizados ensaios que verifica a qualidade deste
para a sua aplicação. Já para o concreto no seu estado endurecido é verificado outras
características como sua resistência a compressão ou a tração.
A qualidade do concreto pode variar por vários fatores, como por exemplo,
a qualidade dos agregados, a mistura ou cura do concreto (NEVILLE, 1997). Entretanto,
só é feita em geral a verificação da qualidade final do concreto, quando este está no seu
estado endurecido, através do ensaio de compressão uniaxial para a verificação da
resistência que aquele apresenta.
O procedimento de coleta, moldagem da amostra e realização do ensaio são
feitos de acordo com as normas que baliza cada procedimento. No entanto, na prática
surgem várias dificuldades que as normas não apresentam.
O ensaio de compressão axial para a verificação da resistência do concreto
também possui alguns detalhes, que caso não seja atendidas podem alterar os resultados
dos ensaios. Um exemplo disso é o cuidado com as faces do corpo-de-prova, que é
necessário que elas estejam niveladas e lisas para que não haja concentração de tensão e
consequentemente não haja divergência entre a resistência real e a apresentada após o
ensaio de compressão (BEZERRA, 2007).
A norma NBR 5739 (ABNT, 2007) que norteia o procedimento para a
realização do ensaio de compressão axial, cita técnicas para se fazer o nivelamento das
superfícies, entretanto ainda não se sabe o que cada técnica pode influenciar no
resultado dos ensaios, majorando ou minorando a resistência dos corpos-de-prova.
1.1
1.1.1
Objetivos
Objetivo geral
Avaliar a influência do tipo de técnica de nivelamento de corpo-de-prova,
com diferentes níveis resistências, no resultado do ensaio de compressão uniaxial
segundo a NBR 5739 (ABNT, 2007).
3
1.1.2
Objetivo específico
• Avaliar a influência da técnica de nivelamento do corpo-de-prova
com uso do enxofre nos resultados de ensaio de resistência à compressão em corpos-deprova cilíndricos de concreto.
• Avaliar a influência da técnica de nivelamento do corpo-de-prova
com uso de borracha de neoprene nos resultados de ensaio de resistência à compressão
em corpos-de-prova cilíndricos de concreto.
• Avaliar a influência da técnica de nivelamento do corpo-de-prova
com uso da técnica de desgaste mecânico da superfície nos resultados de ensaio de
resistência à compressão em corpos-de-prova cilíndricos de concreto.
• Determinar qual técnica é mais indicada para concreto com fck
igual a 20MPa, 30MPa e 40MPa.
1.2
Estrutura do trabalho
Este trabalho se divide em cinco capítulos. No capítulo um é apresentado o
tema com uma contextualização breve do problema e objetivos.
No capítulo dois é realizada uma fundamentação teórica por meio de uma
revisão bibliográfica de textos técnicos, livros e normas que norteia o tema.
No capitulo três são apresentados os materiais e os principais equipamentos
utilizados durante a pesquisa. Também neste capítulo é apresentado o método de
pesquisa utilizado para alcançar os objetivos iniciais.
No capítulo quarto são apresentados os resultados obtidos durante os
ensaios e é feita uma discussão sobre os mesmos.
Por fim, no capítulo cinco são apresentadas as conclusões obtidas durante
todo o estudo.
4
2
2.1
CONCRETO
Introdução
O concreto é sem dúvida o material mais usado na construção civil, sendo
consumido anualmente no mundo cerca de 11 bilhões de toneladas (MEHTA &
MONTEIRO, 2008).
Por que o concreto se tornou um material tão usado atualmente, uma vez
que existem outros materiais com maiores resistências, como por exemplo, o aço?
Existem várias resposta para esta pergunta. Uma delas é o fato do concreto ser resistente
à penetração da água, característica esta que não é encontrada no aço ou na madeira.
Outra razão para a popularização do concreto é que este é normalmente o
material mais barato e facilmente difundido nos canteiros de obra (MEHTA &
MONTEIRO, 2008), não requerendo uma mão-de-obra especializada para o seu
manuseio e aplicação.
O concreto é um material composto por agregados dispersos em uma pasta
de aglomerante (HELENE & ANDRADE, 2010). Em geral, três quartos do seu volume
são constituídos de agregados (NEVILLE, 1997), estes que são facilmente encontrados,
fato que potencializa a produção do concreto. Atualmente é comum, também, a
utilização de aditivos que potencialize algumas propriedades do concreto como, por
exemplo, sua plasticidade.
À princípio, os agregados eram vistos como uma forma de se economizar na
produção do concreto por apresentar um valor econômico bem inferior ao do cimento.
No entanto, pode-se adotar o agregado como um material de construção ligado a uma
pasta de cimento e que influi diretamente na característica do concreto uma vez que o
agregado não é inerte na exatidão da palavra e suas propriedades físicas, térmicas e, às
vezes, também químicas tem influência no desempenho do concreto (NEVILLE, 1997).
Enfim, são diversas as características dos agregados que influem diretamente nas
propriedades do concreto, como por exemplo, a composição granulométrica, absorção
de água, resistência à compressão e módulo de elasticidade da rocha.
Mas, sem dúvida, o constituinte que mais influi na qualidade do concreto é o
cimento. A NBR 11578 (ABNT, 1991) define o cimento Portland como um
aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clínquer ao qual se adiciona a
quantidade necessária de um ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem é
5
permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias granuladas de altoforno e/ou materiais carbonáticos. São esses materiais adicionados na mistura de
clínquer e sulfato de cálcio que proporcionam as diversas características do cimento.
O cimento Portland é dividido de acordo com suas características. Os mais
utilizados no Brasil são o cimento Portland comum ou cimento Portland puro,
identificado por CP I, cimento Portland composto, identificado por CP II, e este
apresentando três subdivisões, CP II – E, CP II – Z e CP II – F. Há outro tipo de
cimento denominando de alto-forno que apresenta, adicionado ao clínquer moído
escórias de alto-forno, e é identificado por CP – III. O cimento Portland pozolânico, que
apresenta na sua composição materiais pozolânicos é denominado de CP – IV. Existe
também o cimento indicado para fornecer altas resistências iniciais, sendo identificado
por CP V – ARI.
Outro elemento fundamental para a fabricação de um concreto de qualidade
é a água. Ela é a responsável pela hidratação do cimento e o surgimento da pasta
cimentante que envolverá os agregados.
É importante salientar que a água de amassamento está diretamente ligada à
qualidade e durabilidade do concreto, pois quando esta for utilizada em excesso os
agregados podem se separar levando a segregação do concreto, dependendo do volume
de água utilizado. Ao contrario, se a mistura tiver pouca água, esta não será suficiente
para a hidratação do cimento.
2.2
Propriedades do concreto no estado fresco
Qualquer problema que o concreto apresente no seu estado fresco, como
perda da trabalhabilidade, antes ou depois do seu lançamento, segregação ou exsudação,
pode afetar de forma permanente na funcionalidade da estrutura.
A trabalhabilidade do concreto é uma característica do seu estado fresco que
está diretamente ligada à sua plasticidade. E é essa trabalhabilidade que determina a
facilidade e a homogeneidade com a qual o concreto pode ser misturado, lançado,
adensado e acabado.
Os fatores que podem influenciar na trabalhabilidade do concreto são:
•
Condições ambientais: a reação química entre o cimento e a água de
amassamento é exotérmica, ou seja, libera calor. Este calor faz com
6
que a água evapore e o concreto se torne menos trabalhável. A
temperatura ambiente afeta diretamente esse processo, acelerando ou
retardando na evaporação da água;
•
A forma e dimensão das partículas: quanto mais arredondados e
menores forem os grãos dos agregados, mais trabalhável será o
concreto;
•
Aditivos: atualmente são utilizados, nos concretos, modernos
aditivos plastificantes e retardadores de pega, o que melhoram a
trabalhabilidade e alongam o tempo de fluidez do concreto.
Durante a fabricação é difícil identificar o nível de trabalhabilidade que o
concreto apresenta. Na fase de dimensionamento do traço de concreto a ser utilizado em
determinada estrutura estima-se a taxa ideal de consistência do concreto, contudo antes
da aplicação deste, imediatamente após a produção, faz-se necessário a verificação desta
consistência por meio do ensaio de abatimento de tronco de cone ou slump test pela
NBR NM 67 (ABNT, 1998).
A figura 2.1 apresenta um ensaio de abatimento de tronco de cone, no qual é
verificado o quando o concreto que foi moldado no tronco de cone metálico foi
deformado após sua desmoldagem.
Figura 2.1 – Ensaio de Abatimento de tronco de cone ou Slump Test.
7
2.3
Propriedades no estado endurecido
A busca por concretos com melhores desempenhos cresce constantemente,
uma vez que se busca a máxima eficiência das estruturas, como por exemplo, com a
utilização de vigas cada vez mais extensas e pilares mais delgados.
Existem diversos parâmetros para se comprovar a qualidade do concreto,
como por exemplo, a resistência à tração, a retração hidráulica, a absorção de água, a
resistência à compressão, dentre outras.
A seguir têm-se algumas considerações sobre tais parâmetros.
2.3.1
Resistência à tração
O concreto resiste mal à tração, apresentando cerca de 8% a 15% da
resistência à compressão (MEHTA & MONTEIRO, 2008). Por isso, esta propriedade
geralmente não é utilizada pelos engenheiros calculistas ao desenvolver estruturas em
concreto armado, deixando a solicitação de tração absorvida exclusivamente pela
armação metálica.
Entretanto, a determinação da carga em que o concreto inicia sua fissuração
é muito importante ser identificada, uma vez que esta fissuração pode acelerar o
processo de corrosão da armadura, fato que pode comprometer a estabilidade e
segurança da estrutura (CARVALHO & FIGUEIREDO, 2009).
Para a determinação da tração do concreto, existem três tipos básicos de
ensaios: flexo-tração, compressão diametral ou tração indireta e tração direta.
2.3.1.1 Flexo-tração
A determinação da resistência à tração na flexão é realizada em corpos-deprova prismáticos de 150x150x500mm, apoiados em um vão de 450mm, de acordo com
a NBR 12142 (ABNT, 2010) e apresentado na Figura 2.2.
Além do modo de se aplicar as cargas, o tipo de agregado e a umidade do
concreto no momento do ensaio influencia a resistência à tração na flexão. (NEVILLE,
1997).
8
Figura 2.2 – Aplicação de carga no ensaio de flexo-tração.
A norma que baliza este método de ensaio identifica diversas formas de
ruptura do corpo-de-prova e para cada um dos tipos é apresentada uma expressão para o
cálculo da resistência a tração. A Expressão 2.1 apresenta a determinação da resistência
à tração quando a ruptura ocorre no terço médio da distância entre os elementos de
apoio, já a Expressão 2.2 apresenta o modo de determinar esta resistência quando a
ruptura ocorre fora deste terço médio.
=
(2.1)
Onde p é a carga aplicada em N, l é a distância entre cutelos de suporte em
mm, b é a largura média do corpo-de-prova na seção de ruptura e d é a altura média do
corpo-de-prova na seção de ruptura em mm.
=
(2.2)
Onde a é a distância média entre a linha de ruptura na face tracionada e a
linha correspondente ao apoio mais próximo.
2.3.1.2 Compressão diametral
O ensaio de compressão diametral, também conhecido como Ensaio
Brasileiro de Resistência a Tração, é realizado em corpos-de-prova cilíndricos de
concreto de dimensões 10x20cm.
9
A resistência a tração pura é, aproximadamente, 85% da resistência por
compressão diametral e 60% da resistência obtida pelo ensaio de flexo-tração
(CARVALHO & FIGUEIREDO, 2009).
O ensaio de tração indireta é realizado de acordo com a NBR 7222 (ABNT,
2011). Este ensaio consiste na aplicação de carga ao longo da geratriz do corpo-deprova com o auxilio de duas tiras de chapas duras de fibra de madeira, conforme essas
são especificadas na NBR ;10024 (ABNT, 1987). A Figura 2.3 apresenta o modo de
aplicação das cargas no ensaio de compressão diametral.
Figura 2.3 - Apresentação do ensaio de compressão diametral.
A NBR 7222 (ABNT, 2011) apresenta as expressões necessárias para a
identificação da resistência a tração do concreto pelo Ensaio Brasileiro de Resistência a
Tração e esta é apresentada na Expressão 2.3.
=
(2.3)
Onde, F é a carga máxima em kN, d é o diâmetro do corpo-de-prova em mm
e L é a altura do corpo-de-prova em mm.
2.3.1.3 Tração direta
O ensaio de tração direta apresenta dificuldades de realização devido a
forma de aplicação das cargas (CARVALHO & FIGUEIREDO, 2009), como pode ser
visto na figura 2.4.
10
Figura 2.4 – Ensaio de tração direta.
Este ensaio consiste na aplicação de cargas nas extremidades do corpo-deprova até a ruptura do mesmo. O ensaio se torna menos aplicável devido ao fato de ao
se aplicar as cargas pode haver um desgaste excessivo das bases do corpo-de-prova
onde são aplicadas as tensões, comprometendo assim o ensaio. O resultado do ensaio de
tração direta é dado pela divisão da força de rompimento do corpo-de-prova pela área de
sua base.
2.3.2
Retração hidráulica
A perda de água do concreto causa a retração hidráulica, ou seja,
deformação volumétrica do concreto. A variação de volume do concreto ao secar não é
igual ao volume de água retirada. A perda de água livre causa pouca ou nenhuma
retração. Com a continuação da secagem, a água absorvida é removida e nesse estágio a
variação de volume da pasta de cimento hidratada é igual à perda de uma camada de
água com espessura de uma molécula (NEVILLE, 1997).
Os fatores que influenciam a retração hidráulica do concreto são a umidade
do ar, a dimensão da peça e o fator água/cimento.
A umidade do ar influencia naturalmente na evaporação da água: quanto
menor for esta umidade maior será a perda de água por evaporação. Assim, para se
minimizar o efeito da retração hidráulica devido a evaporação de água, é necessária a
realização de um processo de cura no concreto durante os sete dias iniciais, após a
produção para que a água utilizada na cura impeça que haja perda de água do seu
interior.
A retração do concreto ocorre de forma proporcional para concretos com
relação água/cimento entre 0,2 e 0,6. Para valores maiores que 0,6, a água pode ser
removida por secagem sem retração, como afirma Brooks (1989) apud Neville (1997).
Já em peças de concreto com dimensões elevadas, só a cura não é suficiente,
sendo necessário subdividi-la visando diminuir suas dimensões, através de juntas.
11
O cuidado com a retração hidráulica deve sempre existir, pois esta pode
ocasionar o aparecimento de fissuras que podem danificar a estrutura de concreto.
2.3.3
Absorção de água
A absorção de água no concreto é a medida para se estimar o volume de
vazios no interior da estrutura. Entretanto, não existe uma relação exata entre a
quantidade de vazios e a quantidade de água que pode ser penetrada no concreto.
A NBR 9778 (ABNT, 2009) determina o índice de absorção do concreto por
meio de um ensaio que consiste na secagem do corpo-de-prova até a estabilização da
sua massa. Após, satura-se o corpo-de-prova por meio de imersão do mesmo em água.
A diferença entre as massas antes e depois da saturação é a quantidade de água
absorvida.
Entretanto, Neville (1997) afirma que a absorção não pode ser usada como
uma medida de qualidade do concreto, mas este também afirma que a maioria dos bons
concretos apresentam uma absorção bem inferior à 10%, em massa.
2.3.4
Módulo de elasticidade
A determinação do comportamento de como o concreto reage à aplicação de
tensões é extremamente necessária para os engenheiros projetistas para que estes
possam projetar estruturas com mais eficiência e segurança.
O concreto apresenta características elásticas, ou seja, a estrutura retorna à
suas dimensões iniciais após a retirada da carga (CARVALHO & FIGUEIREDO,
2009). Entretanto, essa afirmativa é válida até certo limite. Assim, se faz necessário o
conhecimento do módulo de elasticidade, para que assim sejam atendidas as exigências
do projeto estrutural.
Usualmente, o módulo de elasticidade é determinado de forma empírica pela
Expressão 2.4, conforme a NBR 6118 (ABNT, 2007).
= 5600 √
Onde, fck é a resistência obtida no concreto estudado.
(2.4)
12
De forma experimental o módulo de elasticidade à compressão é
determinado por meio de ensaios realizados em corpos-de-prova cilíndricos, conforme
prescrições da NBR 8522 (ABNT, 2008).
O procedimento experimental necessita de um prévio tratamento das bases
dos corpos-de-prova. Após esse tratamento, o corpo-de-prova é submetido a sucessivas
fases de carregamento e descarregamento para que seja possível medir o nível de
deformação que este suporta e, onsequentemente, determinar o seu módulo de
elasticidade.
2.3.5
Resistência à compressão axial
No concreto, a resistência é relacionada com a tensão requerida para causar
a fratura e é sinônimo do grau de ruptura no qual a tensão aplicada alcança o seu valor
máximo (Mehta & Monteiro, 2008).
A determinação da resistência a compressão é em geral feita por meio de um
ensaio destrutivo realizado em corpos-de-prova cilíndricos, como sugere a NBR 5739
(ANBT, 2007).
Como foi visto, existem vários parâmetros para a determinação da qualidade
do concreto, entretanto, a resistência à compressão é a mais usual, uma vez que ela dá
uma idéia geral de como o concreto se apresenta. Esta propriedade está diretamente
relacionada com a estrutura da pasta de cimento hidratado (NEVILLE, 1997), além de
que esta propriedade pode ser facilmente determinada através de ensaios destrutivos de
compressão uniaxial em pequenas amostras.
Entretanto, existem vários fatores que podem influenciar no resultado do
ensaio de compressão axial, e assim mascarar a resistência do concreto, pois a resposta
do concreto às tensões aplicadas não dependem somente do tipo de solicitação, mas
também de como a combinação de vários fatores afeta a porosidade dos diferentes
componentes estruturais do concreto (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
13
2.3.5.1 Fatores que afetam a resistência do concreto
Ao se determinar a resistência do concreto, como recomenda a NBR 5739
(ABNT, 2007), vários fatores podem afetar o resultado do ensaio. Já na composição do
concreto, existem vários elementos que podem afetar na resistência deste, tais como:
•
a granulometria dos agregados, que podem apresentar um volume de
vazio maior caso a granulometria seja contínua, aumentando assim a
fragilidade do concreto;
•
porosidade dos agregados, que pode afetar o esqueleto granular do
concreto;
•
o tipo de cimento pode variar a resistência, ou pode acelerar ou
retardar a obtenção da resistência requerida.
Enfim, estruturalmente pode-se constatar que existem vários fatores que
podem interferir na qualidade do concreto.
Quando se analisa as atividades de confecção dos corpos-de-prova, a cura e
o ensaio de compressão em si, também são vistos diversos fatores que podem
comprometer o resultado dos ensaios e assim a resistência das amostras. A seguir temse algumas considerações sobre os corpos-de-prova cilíndricos.
2.4
Corpos-de-prova cilíndricos
A NBR 5738 (ABNT, 2008) faz recomendações para a confecção dos
corpos-de-prova:
•
O molde deve ter altura igual ao dobro do diâmetro. Os diâmetros
devem ser de 10cm, 15cm, 20cm, 25cm, 30cm ou 45cm. As medidas
diametrais têm tolerância de 1% e a altura de 2%. Os planos das
bordas circulares extremas do molde devem ser perpendiculares ao
eixo longitudinal do molde;
14
•
As laterais e a base do molde devem ser de aço ou outro material não
absorvente, que não reaja com o cimento Portland, e suficientemente
rígido para manter sua forma durante a operação de moldagem. O
molde deve ser aberto em seu extremo superior e permitir fácil
desmoldagem, sem danificar os corpos-de-prova. A base, colocada
no extremo inferior do molde, deve ser rígida e plana, com tolerância
de nivelamento plano de 0,05mm;
•
O conjunto constituído pelo molde e sua base deve ser estanque.
Quando as juntas não forem estanques, devem ser vedadas com um
material de características adequadas que não reaja com o cimento
Portland, para evitar perda de água;
•
Não
devem
ser
aceitos
moldes
com
geratrizes
abertas
desencontradas. Para evitar esse problema, os moldes podem ter um
dispositivo que evite o desencontro das geratrizes abertas;
•
Periodicamente, dependendo das condições e frequência de uso dos
moldes, ou sempre que se verificar alguma anomalia deve ser
realizado um controle geométrico, sendo verificadas as dimensões,
com exatidão de 0,1mm, e as condições de perpendicularidade e
planeza das laterais e bases dos moldes, respectivamente, com
exatidão de 0,05mm.
Entretanto, apesar de todas essas recomendações, vários são os defeitos que
ocorrem nos corpos-de-prova, podendo diminuir a sua resistência final. Muitos desses
defeitos são originados na moldagem e alguns dificilmente são corrigidos. Como
exemplo pode-se citar as falhas de adensamento que geram grandes vazios no concreto.
Estas, quando aparentes, podem ser corrigidas serrando-se a parte do cilindro
defeituosa, o que exigirá uma posterior correção (por estimativa) do resultado, porém,
quando internas, as falhas dificilmente serão corrigidas e a avaliação do concreto será
prejudicada (RUDUIT, 2006).
Outro item que frequentemente pode gerar erros no ensaio de compressão
axial é a falta de ortogonalidade entre a superfície dos topos e a geratriz do corpo-de-
15
prova, como é recomendado na NBR 5739 (ABNT, 2007). A falta dessa ortogonalidade
acarretará concentração de tensões em uma pequena região da peça, levando-a ao
colapso de forma precoce.
Para que ocorra a distribuição uniforme das tensões nos corpos-de-prova
cilíndrico é necessário que as superfícies sejam planas e sem vazios, pois até pequenas
irregularidades na superfície já é suficiente para provocar excentricidade pelo
carregamento não uniforme e, consequentemente, uma diminuição da resistência final
(BEZERRA, 2007). Isso em geral não é possível, devido a vários fatores: a falta de
técnica do responsável pela moldagem do corpo-de-prova ou até mesmo pela retração
natural do concreto. Assim, faz-se necessário a utilização de técnicas que proporcionem
o nivelamento da superfície, sem comprometer a resistência final da amostra.
Esses nivelamentos dos topos dos corpos-de-prova são feitos por meio de
diversas técnicas, como por exemplo, o capeamento com enxofre ou até mesmo o corte
da superfície de forma a mantê-la lisa e nivelada.
2.4.1
Nivelamento do topo do corpo-de-prova
Quando é feito o ensaio de resistência à compressão, a superfície do corpo-
de-prova entra em contato com o prato da prensa e, como não foi moldado com uma
superfície usinada, mas sim acabada com uma desempenadeira ou colher de pedreiro,
essa superfície é um tanto irregular e não perfeitamente plana. Nessas circunstâncias,
surgem concentrações de tensões e a resistência aparente do concreto é diminuída
(NEVILLE, 1997). Assim, faz-se necessário um tratamento prévio das superfícies do
corpo-de-prova.
Segundo BEZERRA (2007), existem basicamente três sistemas de
regularização das bases dos corpos-de-prova: o sistema de capeamento colado, o
sistema de capeamento não colado e o sistema de desgaste mecânico.
16
2.4.1.1 Sistema de capeamento colado
O sistema de capeamento colado consiste no uso de materiais que formam
uma camada regular que adere, fisicamente ou quimicamente, à superfície da base do
corpo-de-prova (BEZERRA, 2007).
A NBR 5738 (ABNT, 2008) define o capeamento como sendo uma fina
camada de material apropriado que atenda as seguintes características: aderência ao
corpo-de-prova, compatibilidade química com o concreto, fluidez no momento de sua
aplicação, acabamento liso e plano após o endurecimento e resistência à compressão
compatível com os valores obtidos no concreto.
A referida norma também faz recomendações ao modo de ser executado o
capeamento:
•
deve ser utilizado um dispositivo auxiliar, denominando capeador,
que garanta a perpendicularidade da superfície obtida com a geratriz
do corpo-de-prova;
•
a superfície resultante deve ser lisa, isenta de risco ou vazio e não ter
falha de planicidade superiores a 0,05mm em qualquer ponto;
•
a espessura da camada de capeamento não deve exceder 3mm em
cada topo.
Dentre as técnicas de capeamento colado, as que são recomendadas pela
NBR 5738 (ABNT, 2008) são o arremate com pasta de cimento e a utilização do
enxofre fundido.
O uso do enxofre como material de capeamento tem como vantagens o
endurecimento rápido, alta produtividade no tocante a número de unidades capeadas em
um determinado período de tempo, boa aderência e elevada resistência à compressão às
primeiras horas de idade (BUCHER & RODRIGUES FILHO, 1983 apud BEZERRA,
2007).
A NBR NM 77 (ABNT, 1996) recomenda que a argamassa de enxofre
utilizada tenha em sua composição 75% de enxofre, 5% de grafite e 20% de material
inerte, todos estes tendo uma granulometria que passe na peneira 150µm. É
recomendado também que a resistência da argamassa de enxofre seja superior a
34,5MPa, 2hs após a moldagem.
17
Apesar das grandes vantagens de se utilizar o enxofre fundido para o
nivelamento de corpo-de-prova seu uso deve ser controlado, pois a fusão do enxofre
acarreta a liberação de gás sulfídrico, quando contaminado com materiais como parafina
e óleos. A combinação deste gás com a água e o oxigênio forma o ácido sulfúrico
material altamente prejudicial a saúde humana (BARBOSA et al, 2009).
A Figura 2.5 mostra o processo de capeamento da superfície com enxofre e
a Figura 2.6 mostra como a superfície fica após ser capeada.
Figura 2.5 – Capeamento de corpo-de-prova com enxofre fundido.
18
Figura 2.6 – Superfície do corpo-de-prova após ser capeada com enxofre.
2.4.1.2 Sistema de capeamento não colado
O sistema não colado caracteriza-se pela utilização de um material como
almofada para as bases do corpo-de-prova, podendo este material estar confinado ou
não (BARBOSA et al, 2009). O material mais utilizado para isso é o elastômero tipo
neoprene.
Ruduit (2006) afirma que a utilização de neoprene com reforço metálico nos
ensaios de compressão axial apresenta resultados similares aos obtidos com capeamento
de enxofre. Entretanto, aquele também afirma que esse tipo de capeamento nem sempre
é utilizado, devido ao alto valor dos elastômeros e o cuidado que se deve ter para
conservá-lo.
A figura 2.7 apresenta o ensaio de compressão axial utilizando o neoprene
para o nivelamento das bases do corpo-de-prova.
19
Figura 2.7 – Ensaio de compressão axial utilizando neoprene.
Na Tabela 2.1 são apresentadas algumas características da borracha de
neoprene e suas faixas de resistências recomendada.
Tabela 2.1 – Características da borracha de neoprene. FONTE: (BARBOSA et al, 2009)
Resiência à Compressão do
corpo-de-prova (Mpa)
Dureza Shore A
Teste de Qualidade
Número Máximo
de Reuso
10 a 40
17 a 50
28 a 50
50 a 80
Acima de 80
50
60
70
70
-
Não
Não
Não
Necessário
Não Permitido
100
100
100
50
-
2.4.1.3 Sistema de desgaste mecânico
O nivelamento dos topos dos corpos-de-prova através do processo de
desgaste mecânico consiste na remoção de uma fina camada nas extremidades da peça,
por meio de lâminas diamantadas, como em uma retificadora.
O método de desgaste das superfícies do corpo-de-prova é teoricamente o
que fornece os resultados mais confiáveis, uma vez que o corpo-de-prova entra em
contato diretamente com os pratos da prensa, sem a interferência de nenhum outro
material, como o enxofre ou neoprene.
20
No entanto, este procedimento é pouco utilizado, por produzir uma grande
quantidade de pó devido ao desgaste da peça, e elevado ruído, além da máquina para a
execução deste procedimento apresentar um elevado custo, o que dificulta a difusão
desta técnica.
É relevante ressaltar que a retificação implica na aplicação de uma prétensão ao concreto, o que pode diminuir sua resistência final, principalmente nas
primeiras idades da amostra (PEDROZO et al, 2004).
A figura 2.8 apresenta o processo de desgaste das superfícies, já a figura 2.9
apresenta a superfície nivelada.
Figura 2.8 – Processo de desgaste da superfície do corpo-de-prova.
21
Figura 2.9 – Superfície do corpo-de-prova após ser retificado.
22
3
3.1
MATERIAIS E MÉTODOS
Característica dos materiais e equipamentos
Neste estudo foi utilizado o cimento Porthand CP II Z 32 RS devido este ser
o mais comercializado na cidade de Fortaleza/CE. Os agregados utilizados foram a areia
de rio lavada e a rocha calcária britada. As características de ambos os materiais estão
apresentados nas tabelas 3.1 e no gráfico 3.1, onde é apresentada a distribuição
granulométrica dos agregados.
Tabela 3.1 – Característica física dos agregados
Característica
Areia
Brita
D.M.C (mm)
Módulo de Finura
Massa Específica (Kg/dm³)
4,8
2,43
2,55
25
7,43
2,6
100
90
80
70
60
50
40
30
Areia
Brita
20
10
0
Gráfico 3.1 – Distribuição granulométrica dos agregados
Para a realização dos nivelamentos das bases dos corpos-de-prova foram
usados enxofre e borrachas de neoprene de dimensões de 10 cm de diâmetro e dureza de
70 SH, como é apresentado na Tabela 2.1.
Os equipamentos utilizados neste trabalho foram um prensa hidráulicaelétrica com capacidade de carga de 100kN apresentada na Figura 3.1 e uma retifica
com serra diamantada apresentada na Figura 3.2.
23
Figura 3.1 – Prensa hidráulica-elétrica com 100kN de capacidade de carga.
Figura 3.2 – Retífica com lâmina diamantada.
3.2
Método
Para a realização deste estudo comparativo foram moldados corpos-de-
prova de concreto com três grupos de resistências (20MPa, 30MPa e 40MPa), para a
realização da análise da influência do tipo de nivelamento de corpo-de-prova em
diversas faixas de resistência.
24
Para a produção do concreto, usou-se o método do IPT (Instituto de
Pesquisas Tecnológicas) para a determinação dos traços a serem utilizados. A Tabela
3.2 apresenta os traços unitários adotados para cada grupo de concreto.
Tabela 3.2 – Traços unitários adotados em massa
Grupo
20 MPa
30 MPa
40 MPa
Cimento
1
1
1
Traço em massa
Areia
Brita
2,93
3,04
2,03
2,31
1,15
1,59
a/c
0,63
0,48
0,33
Para cada grupo de resistência de concreto foram moldados 60 corpos-deprova cilíndricos com dimensões (10x20)cm, gerando um total de 180 amostras
analisadas e utilizando o método do adensamento manual em duas camadas e a cura,
durante os 28 dias de idade dos concretos, em tanque com água, como recomenda a
NBR 5738 (ABNT, 2008). A figura 3.3 apresenta uma família de corpos-de-prova.
Figura 3.3 – Família de corpos-de-prova de concreto com 20 MPa.
Posteriormente, para cada família de concreto foi realizado ensaio
destrutivo de compressão uniaxial de acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2007),
utilizando em cada família um total de 20 corpos-de-prova com suas superfícies
niveladas com enxofre fundido, 20 corpos-de-prova tendo suas superfícies niveladas
com borrachas de neoprene e outros 20 corpos-de-prova tendo suas superfícies
25
retificadas, todos os ensaios foram realizados em corpos-de-prova com 28 dias de idade.
Após os ensaios, foram realizadas análises estatísticas para que fosse possível avaliar o
quanto cada método influenciou nos resultados dos ensaios.
26
4
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na tabela 4.1 é apresentada a resistência média (fcm), o desvio padrão (S.d.),
coeficiente de variação (C.V.) e a resistência característica estimada (fckest.) para cada
grupo de concreto.
Tabela 4.1 – Dados de análise das amostras
20 MPa
Técnica de
nivelamento
Enxofre
Retífica
Neoprene
fcm
S.d.
C.V
30 MPa
fck
est
fcm
S.d.
C.V
40 MPa
fck
est
fcm
S.d.
C.V
fck
est
24,20 1,08 0,045 22,41 34,18 1,18 0,034 32,24 40,76 0,76 0,019 39,51
22,23 1,18 0,053 20,28 31,58 1,26 0,040 29,49 41,72 1,19 0,029 39,75
22,72 1,23 0,054 20,69 32,21 1,27 0,039 30,11 43,42 0,89 0,020 41,95
A resistência característica estimada é determinada de acordo com a
expressão 4.1.
=
− 1,65.
(4.1)
A equação 4.1 foi retirada da NBR 12655 (ABNT, 2006), que orienta
quanto à aceitação ou não do concreto de acordo com as resistências obtidas nas
amostras e suas dispersões.
4.1
Grupo de 20 MPa
Com base nos valores apresentados na Tabela 4.1, pode ser observado que
para o grupo de 20 MPa as resistências características estimadas são superiores a
resistência característica do grupo. Assim, para todos os tipos de nivelamento de topo de
corpo-de-prova, nenhum concreto é rejeitado, como orienta a NBR 12655 (NBR, 2006)
e é apresentado na expressão 4.2.
≥
O gráfico 4.1 apresenta a curva normal das amostras de 20 MPa.
(4.2)
27
Concreto de 20 MPa
0,40
0,35
0,30
0,25
Enxofre
0,20
Retífica
0,15
Neoprene
0,10
0,05
0,00
Gráfico 4.1
4. – Curva normal para o grupo de 20 MPa.
De acordo com o gráfico 4.1
4 pode ser concluído que a amostra capeada com
enxofre apresenta uma menor dispersão dos seus resultados. Já na amostra em que foi
utilizado neoprene foi observada uma maior variação destes.
Já em relação ao desempenho de cada técnica de nivelamento no ensaio de
compressão, o nivelamento com enxofre foi o que se demonstrou mais eficiente, pois
obteve a maior resistência média e a menor variação nos seus
seus resultados. Isso confirma
o que foi encontrado
trado por Barbosa et al, (2009), e já mencionado anteriormente.
Em relação àss médias das resistências obtidas no grupo de 20 MPa foi
realizado um teste de variância para que se fosse possível verificar se as amostras
apresentam diferença entre elas.
elas. Assim, após a verificação da diferença entre as médias
através de um teste ANOVA, para um nível de significância de 5%, pode ser afirmado
que existe variação entre as amostras. O teste ANOVA é apresentado no anexo B, e seus
resultados estão apresentados na Tabela 4.2.
Tabela 4.2 – Teste ANOVA para o grupo de 20 MPa
FONTE
Entre grupos
SQ
41,95
GDL
2
Dentro dos grupos
(residual)
77,2
57
119,1
59
Total
MQ
F cal
20,97267 15,48811
F tab
3,21
1,354114
Para determinar se há diferença estatística entre as médias foi feito também
um Teste de Duncan. Este é apresentado no anexo B.
28
Com base nos resultados encontrados naquele teste pode ser afirmado que as
médias das resistências encontradas são estatisticamente diferentes, ou seja, o tipo de
técnica de nivelamento influi diretamente nos resultados do ensaio de compressão axial
para concretos com resistência de 20 MPa.
4.2
Grupo de 30 MPa
No grupo de 30 MPa apresentado na Tabela 4.1, pode-se observar que as
resistências características estimadas dos concretos capeados com enxofre e neoprene
apresentaram valores superior a resistência característica do grupo, assim este concreto
não é rejeitado de acordo com a expressão (4.2). Entretanto, as amostras niveladas
através da retífica apresentaram uma resistência característica estimada inferior à
resistência característica do grupo. Assim, de acordo com a NBR 12655 (NBR, 2006)
este concreto deveria ser rejeitado.
O gráfico 4.2 apresenta a curva normal das amostras de 30 MPa.
Gráfico 4.2 – Curva normal para o grupo de 30 MPa.
De acordo com o gráfico 4.2 pode ser concluído que a amostra capeada com
enxofre apresenta uma menor dispersão dos seus resultados. Entretanto, as dispersões
nos resultados das amostras de corpos-de-prova niveladas com neoprene e retífica
apresentaram valores muito próximos, como é observado no gráfico 4.2.
Em relação às resistências médias obtidas com cada técnica, pode ser
constatado que o nivelamento com enxofre manteve-se como o melhor método. Pois
29
permaneceu apresentando a maior média e a menor dispersão em seus resultados. Esta
afirmativa é comprovada por Barbosa et al (2009), entretanto é contestada por Bezerra
(2007), ao afirma que o neoprene apresenta o melhor desempenho para concretos com
resistência em torno de 30 MPa.
Para a verificação da variação entre os grupos foi feito teste de variância,
ANOVA, que está apresentado no anexo C. Os resultados obtidos com este teste de
variância são apresentados na Tabela 4.3.
Tabela 4.3 – Teste ANOVA para o grupo de 30 MPa
FONTE
Entre grupos
SQ
73,58
GDL
2
Dentro dos grupos
(residual)
87,1
57
160,7
59
Total
MQ
F cal
36,79177 24,06452
F tab
3,21
1,52888
Com base nos resultados encontrados no teste ANOVA é comprovado que
existe variação entre os grupos, entretanto não é possível determinar se essa variação é
influenciada pelo tipo de capeamento. Para se fazer esta verificação foi feito um teste de
Duncan, apresentado no anexo C, e constatou-se que o tipo de nivelamento influi
diretamente nos resultados do ensaio de resistência à compressão axial, ou seja, os
valores encontrados se apresentam estatisticamente diferentes.
4.3
Grupo de 40 MPa
Já para o grupo de 40 MPa foi observado que as amostras niveladas com
enxofre e retífica apresentaram valores de resistência estimada inferior à resistência
característica do grupo. Assim, como orienta a NBR 12655 (ABNT, 2006) o concreto
que originou essas amostras deveria ser rejeitado.
Entretanto, quando as amostras do mesmo concreto foram niveladas com
neoprene, a resistência característica estimada apresentou valor superior à resistência
característica do grupo, sendo assim, este concreto não deveria ser rejeitado.
O gráfico 4.3 apresenta a curva normal das amostras de 40 MPa.
30
Gráfico 4.3 – Curva normal para o grupo de 40 MPa.
No gráfico 4.3 pode ser observado que as amostras capeadas com enxofre
apresentam uma menor dispersão dos seus resultados, bem próxima da dispersão das
amostras niveladas com neoprene. Já as amostras niveladas através da retifica
apresentaram a maior dispersão em seus resultados.
Os resultados encontrados para este grupo, em que o neoprene apresentou-se
como a melhor técnica de nivelamento para corpo-de-prova de concretos com
resistências superiores a 40 MPa, é compartilhada com outros autores, como Bezerra
(2007) e Pedrozo et al (2004). Estes últimos autores afirmam que para concreto de alto
desempenho não é possível fazer seu nivelamento com enxofre, ou seja, à medida que a
resistência é aumentada menor é a indicação do uso do enxofre, o que foi constatado
nesse estudo.
Em relação às médias das resistências obtidas no grupo de 40 MPa foi
realizado também um teste de variância para que se fosse possível verificar se há
variação entre as amostras. O teste ANOVA para o grupo de 40 MPa é apresentado no
anexo D, e seus resultados são mostrados na Tabela 4.4.
Tabela 4.4 – Teste ANOVA para o grupo de 40 MPa
FONTE
Entre grupos
SQ
72,58
GDL
2
Dentro dos grupos
(residual)
52,8
57
125,4
59
Total
MQ
F cal
36,29067 39,15369
0,926877
F tab
3,21
31
Com base no teste ANOVA pode-se afirmar que existe variação entre as
amostras do grupo de 40 MPa. Entretanto, foi feito também um Teste de Duncan para se
comprovar o nível de variação. Assim, de acordo com esse teste é constatado que para o
grupo de 40 MPa o tipo de nivelamento também influi diretamente nos resultados do
ensaio de compressão axial.
4.4
Resultados gerais
O gráfico 4.4 e 4.5 apresenta uma distribuição geral dos resultados obtidos
neste estudo.
Desvio-padrão (MPa)
1,3
1,2
1,1
enxofre
1
retífica
neoprene
0,9
0,8
0,7
20
30
40
fck
fc (MPa)
Gráfico 4.4 – Desvio-padrão dos grupos
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
enxofre
retífica
neoprene
20
30
40
fck
Gráfico 4.5 – Resistências médias dos grupos
32
Com base nos gráficos 4.4 e 4.5 pode ser observado o desempenho geral do
de cada técnica de nivelamento de base de corpo-de-prova.
A variação nos resultados dos ensaios realizados com enxofre se mantém a
mais baixa em todos os grupos, e sua resistência característica estimada se mantém
maior para os grupos de 20MPa e 30MPa, essa maior resistência nesses dois grupos
pode se dar pela resistência que o enxofre apresenta nas suas 2 primeiras horas, tempo
que se dá para a realização dos ensaios. A NBR NM 77 (ABNT, 1996) orienta que o
enxofre tenha resistência igual a 34,5 MPa nas suas 2hs iniciais.
Já para o nivelamento realizado com o auxílio de borracha de neoprene
confinada, esta não apresenta resultados satisfatórios para os grupos de resistências
características estimadas baixas. Entretanto para o grupo com a maior resistência
característica estimada é observado que a borracha de neoprene confinada apresenta
desempenho satisfatório.
Estes desempenhos encontrados com o uso do neoprene pode ter sido dado
pelo uso de uma borracha com dureza de 70 SH, o que de acordo com os dados da
tabela 2.1, borrachas com esta dureza é recomendada para corpos-de-prova com
resistência entre 28 e 80MPa, sendo mais indicada para concretos com resistências
elevadas.
O uso da técnica de nivelamento das bases dos corpos-de-prova por sua vez,
não se apresentou satisfatória em nenhum grupo. Este fato pode se dar devido a pré
tensão que é aplicada ao corpo-de-prova ao se realizar o desgaste dos seus topos, como
afirma PEDROZO (2004). O uso desta técnica pode se apresentar satisfatória para
concretos de alto desempenho, quando não se tem borrachas de neoprene com dureza
compatível com suas resistências, e nem a resistência do enxofre se apresenta
satisfatória para esses concretos.
33
5
CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos e analisados pode ser concluído que:
a)
Para concreto com resistência característica de 20 MPa o tipo de
nivelamento influencia significativamente no resultado do ensaio de compressão axial.
Foi observado que o nivelamento do topo do corpo-de-prova com enxofre é o mais
indicado para concreto com resistência de 20 MPa, pois este tipo de nivelamento
apresentou uma menor dispersão nos seus resultados, além de ter apresentado uma
maior resistência média.
b)
Para concreto com resistência característica de 30 MPa o tipo de
nivelamento influencia diretamente no ensaio de compressão axial. Com base nos
resultados obtidos foi identificado que os corpos-de-prova tendo o enxofre como
método de nivelamento é o mais indicado, pois este apresentou maior resistência média
e menor dispersão nos seus resultados.
c)
Já para o concreto com resistência característica de 40 MPa método de
nivelamento utilizando borracha de neoprene se apresentou como mais satisfatório, pois
este levou a aceitação do concreto de acordo com a NBR 12655 (ABNT, 2006), fato que
não foi comprovado com as demais técnicas de nivelamento. Entretanto, o capeamento
com enxofre se manteve como o método que apresentou os resultados menos dispersos,
ou seja, apresentou os menores desvios padrões.
34
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Procedimento para Moldagem e Cura de Corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2008.
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8522: Concreto –
Determinação do Módulo estático de Elasticidade à Compressão. Rio de Janeiro, 2008.
35
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: Concreto de
Cimento Portland – Preparo Controle e Recebimento - Procedimento. Rio de Janeiro,
2006.
BARBOSA, F. R, MOTA, J. M. F, COSTA e SILVA, A. J. e OLIVEIRA, R. A.
Análise da Influência do Capeamento de Corpo-de-Prova Cilíndrico na Resistência
à Compressão do Concreto. Anais do 51º Congresso Brasileiro de Concreto, 2009.
BEZERRA, A. C. S. Influência das Variáveis de Ensaio nos Resultados de
Resistência à Compressão de Concretos: Uma Análise Experimental e
Computacional. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade
Federal de Minas Gerais.
CARVALHO, R. C. E FIGUEIREDO, J. R. Cálculo e Detalhamento de Estruturas
Usuais de Concreto Armado Segundo a NBR 6118:2003. EdUFSCar, 2009.
COMITÊ MESRCOSUL DE NORMALIZAÇÃO. NM 77: Concreto – Preparação das
Bases dos Corpos-de-prova e Testemunhos Cilíndricos para Ensaio de Compressão.
1996.
LARSON, R. e FARBER, B. Estatística Aplicada. 2º Edição, Pearson Prentice Hall,
2007.
MEHTA, P. K. e MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Estrutura, Propriedade e
Materiais. Ed. PINI Ltda, 2008.
NEVILLE, A. M. Propriedades do Concreto. Ed. PINI Ltda, 1997.
PEDROZO, P. M, SILVEIRA, J. L. e MARSZALECK, C. Estudo Comparativo de
Diferentes Métodos de Preparação de Topo de Corpo-de-Prova de Concreto de
Alta Resistência para Ensaio à Compressão Axial. Da Vinci, Curitiba, v. 1, n. 1,
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RUDUIT, F. R. Resistência à Compressão de Amostra de Concreto: Comparação
de Resultado entre a Preparação de Topos com Capeamento de Enxofre Derretido
e Retificação. 2006. Trabalho de Diplomação, Universidade Federal do Rio Grande do
Sul.
36
ANEXOS
Anexo A – Resultados Gerais.
Anexo B – Teste de variância e teste de Duncan para o grupo de 20 MPa.
Anexo C – Teste de variância e teste de Duncan para o grupo de 30 MPa.
Anexo D – Teste de variância e teste de Duncan para o grupo de 40 MPa.
37
ANEXO A – Resultados Gerais
38
20 MPa
30 MPa
40 MPa
ENXOFRE RETIFICA NEOPRENE ENXOFRE RETIFICA NEOPRENE ENXOFRE RETIFICA NEOPRENE
24,8
25,1
25,9
25,9
22,4
24,1
23,9
24,6
23,8
23,4
23,0
22,4
24,8
25,2
25,5
24,6
22,7
24,2
24,3
23,3
21,5
24,8
21,3
21,6
23,7
21,1
22,2
21,4
20,8
23,3
21,7
24,3
21,3
21,0
22,4
21,3
22,1
22,3
22,5
23,9
24,4
21,3
22,8
22,5
22,2
21,3
24,1
24,8
21,1
21,3
22,5
24,3
22,1
22,1
23,7
22,9
23,2
24,6
21,9
21,4
32,3
33,9
34,4
35,3
34,2
35,6
32,9
35,8
35,1
35,3
34,7
35,3
33,1
32,9
33,5
32,6
32,4
33,9
34,8
35,6
31,5
31,7
32,4
29,4
33,2
32,1
30,8
33,6
30,6
33,2
30,7
30,1
30,5
29,4
31,2
32,3
32,0
33,5
31,3
32,1
32,1
30,7
34,0
32,3
32,1
29,9
33,6
32,7
31,1
32,9
30,7
34,8
31,3
31,5
33,3
30,5
32,5
32,9
33,1
32,1
41,2
39,8
38,9
42,3
40,9
41,3
40,5
41,2
39,7
40,8
41,3
40,6
39,9
41,2
40,8
41,0
40,9
41,5
40,3
41,1
41,2
42,3
39,9
40,9
43,7
41,4
42,8
40,9
41,3
41,9
42,1
43,1
40,6
41,4
42,3
41,6
40,9
44,3
39,5
42,3
41,2
44,5
43,9
44,1
44,8
43,1
42,9
43,2
43,9
41,8
42,8
44,1
43,6
42,9
43,8
44,2
43,1
42,8
44,2
43,5
39
ANEXO B – Teste de variância para o grupo de 20 MPa
40
nj
Retífica
Neoprene Enxofre
21,5
24,4
24,8
24,8
21,3
25,1
21,3
22,8
25,9
21,6
22,5
25,9
23,7
22,2
22,4
21,1
21,3
24,1
22,2
24,1
23,9
21,4
24,8
24,6
20,8
21,1
23,8
23,3
21,3
23,4
21,7
22,5
23,0
24,3
24,3
22,4
21,3
22,1
24,8
21,0
22,1
25,2
22,4
23,7
25,5
21,3
22,9
24,6
22,1
23,2
22,7
22,3
24,6
24,2
22,5
21,9
24,3
23,9
21,4
23,3
20,0
20,0
20,0
∑x
444,5
454,5
483,9
∑x²
9905,5
22,2
1,18
10356,2
22,7
1,23
11730,2
24,2
1,08
media
s.d
Onde nj é o número de amostras, ∑x é o somatório dos resultados de cada
amostra, ∑x² é o somatório dos quadrados das amostras.
1. Termo de correlação (C):
!=
"∑x%2
ni
onde ni é o número total de amostras.
2. Soma quadrática em torno da média (SQTOTAL)
) = ∑xi2 − C
onde ∑xi² é o somatório das três amostras.
41
3. Soma quadrática devido à regressão (SQ entre)
) = "∑x%2 /nj
4. Soma quadrática residual (SQ dentro)
)- = ) − )
5. Grau de liberdade total (GL total)
./ = ∑ni − 1
6. Grau de liberdade entre as amostras (GL entre)
./ =
−1
onde k é o número de variáveis.
7. Grau de liberdade da amostra (GL dentro)
./ = ./ − ./
8. Média quadrática (QM entre)
)0 =
)
./
)0 =
)
./
1 23 =
)0
)0
9. Média quadrática (QM dentre)
10. Valor calculado do teste
Com base nas equações apresentadas acima e determinando um nível de
significância de 5% obtivemos os seguintes resultados:
C
SQt
SQe
SQr
GLt
Gle
GLd
QMe
QMd
31872,62
119,20
41,96
77,24
59,00
2,00
57,00
20,98
1,36
42
Interpolando os valores apresentados na tabela 7 do livro Estatística
Aplicada de Larson e Ron página 429 (2007), determina-se que o valor crítico do teste é
igual a 3,21.
O Fcal obtido foi igual a 15,48. Como o Fcal foi maior do que o valor
critico, pode-se concluir que as médias são estatisticamente diferentes.
Para a verificação da diferença entre médias é realizado o teste de Duncan:
1. S.d. residual
.
- .=
40)
456
O limite máximo é igual a três vezes o S.d residual para que não haja
diferença entre as médias.
(Calcular o desvio-padrão das média) S.d res=
0,15
(Lime de decisão) Ld= 0,45
[22,2 - 22,7] =
[22,2 - 24,2] =
[22,7 - 24,2] =
0,5
2,0
1,5
"=> diferem estatisticamente
"=> diferem estatisticamente
"=> diferem estatisticamente
Assim, como todas as diferenças entre as médias é maior em módulo do que
o limite de decisão, então é constatado que o tipo de nivelamento influi no resultado do
ensaio.
43
ANEXO C - Teste de variância para o grupo de 30 MPa
44
nj
∑x
∑x²
media
s.d
Retífica Neoprene Enxofre
31,5
32,1
32,3
31,7
30,7
33,9
32,4
34,0
34,4
29,4
32,3
35,3
33,2
32,1
34,2
32,1
29,9
35,6
30,8
33,6
32,9
33,6
32,7
35,8
30,6
31,1
35,1
33,2
32,9
35,3
30,7
30,7
34,7
30,1
34,8
35,3
30,5
31,3
33,1
29,4
31,5
32,9
31,2
33,3
33,5
32,3
30,5
32,6
32,0
32,5
32,4
33,5
32,9
33,9
31,3
33,1
34,8
32,1
32,1
35,6
20,0
20,0
20,0
631,6
644,1
683,6
19976,3
20773,8 23389,7
31,6
32,2
34,2
1,26
1,27
1,18
Com bases nos dados da tabela acima e com auxilio das expressões
apresentadas no anexo b foi obtido os seguintes resultados:
C
SQt
SQe
SQr
GLt
Gle
GLd
QMe
QMd
63978,98
160,73
73,58
87,15
59,00
2,00
57,00
36,79
1,53
Adotando-se o nível de significância de 5% também é obtido o valor critico
do teste igual a 3,21. E o valor de Fcal foi igual a 24,06. Da mesma forma do grupo de
45
concreto com 20 MPa, o grupo de 30 MPa apresentam valores de resistências médias
estatisticamente diferente.
2. S.d. residual
.
- .=
40)
456
O limite máximo é igual a três vezes o S.d residual para que não haja
diferença entre as médias.
(Calcular o desvio-padrão das média) Sdres= 0,16
(Lime de decisão) Ld= 0,48
[31,6 - 32,2] =
[31,6 - 34,2] =
[32,2 - 34,2] =
0,6
2,5985
1,9735
"=> diferem estatisticamente
"=> diferem estatisticamente
"=> diferem estatisticamente
Assim, como todas as diferenças entre as médias é maior em módulo do que
o limite de decisão, então é constatado que o tipo de nivelamento influi no resultado do
ensaio.
46
ANEXO D - Teste de variância para o grupo de 40 MPa
47
nj
∑x
∑x²
media
s.d
Retífica Neoprene Enxofre
41,2
41,2
41,2
42,3
44,5
39,8
39,9
43,9
38,9
40,9
44,1
42,3
43,7
44,8
40,9
41,4
43,1
41,3
42,8
42,9
40,5
40,9
43,2
41,2
41,3
43,9
39,7
41,9
41,8
40,8
42,1
42,8
41,3
43,1
44,1
40,6
40,6
43,6
39,9
41,4
42,9
41,2
42,3
43,8
40,8
41,6
44,2
41,0
40,9
43,1
40,9
44,3
42,8
41,5
39,5
44,2
40,3
42,3
43,5
41,1
20,0
20,0
20,0
834,4
868,4
815,2
34838,2 37720,9 33238,4
41,7
43,4
40,8
1,19
0,89
0,76
Com bases nos dados da tabela acima e com auxilio das expressões
apresentadas no anexo b foi obtido os seguintes resultados:
C
SQt
SQe
SQr
GLt
Gle
GLd
QMe
QMd
105672,07
125,41
72,58
52,83
59,00
2,00
57,00
36,29
0,93
Adotando-se o nível de significância de 5% também é obtido o valor critico
do teste igual a 3,21. E o valor de Fcal foi igual a 39,15. Da mesma forma dos grupos de
48
concreto com 20 MPa e 30 MPa, o grupo de 40 MPa apresentam valores de resistências
médias estatisticamente diferente.
3. S.d. residual
.
- .=
40)
456
O limite máximo é igual a três vezes o S.d residual para que não haja
diferença entre as médias.
(Calcular o desvio-padrão das média) S.dres= 0,12
(Lime de decisão) Ld= 0,37
[41,7 - 43,4] =
[41,7 - 40,8] =
[43,4 - 40,7] =
1,7
1,0
2,7
"=> diferem estatisticamente
"=> diferem estatisticamente
"=> diferem estatisticamente
Assim, como todas as diferenças entre as médias é maior em módulo do que
o limite de decisão, então é constatado que o tipo de nivelamento influi no resultado do
ensaio.