ficha catalográfica elaborada pela biblioteca da
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Oliveira Caroline Umbinger de
O48a Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Caroline Umbinger de Oliveira - Satildeo Paulo 2021
f 83 il 30 cm
Orientador Renan Piacutecolo Salvador
Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash Universidade Satildeo Judas Tadeu Satildeo Paulo
2021
1 Tubos de concreto 2 Oacutexido de caacutelcio supercalcinado 3 Aditivo compensador de retraccedilatildeo 4 Propriedades mecacircnicas I Salvador Renan
Piacutecolo II Universidade Satildeo Judas Tadeu Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo
Stricto Sensu em Engenharia Civil III Tiacutetulo
CDD 22 ndash 624
Ficha catalograacutefica elaborada pela Biblioteca
da Universidade Satildeo Judas Tadeu Bibliotecaacuteria Adriana Aparecida Magalhatildees - CRB 810264
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU
Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil
ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE
CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE
CAacuteLCIO SUPERCALCINADO
Caroline Umbinger de Oliveira
Satildeo Paulo
Outubro de 2021
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU
Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil
ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE
CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE
CAacuteLCIO SUPERCALCINADO
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de Poacutes-
Graduaccedilatildeo Stricto Sensu em Engenharia Civil da
Universidade Satildeo Judas Tadeu como requisito
parcial para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em
Engenharia Civil
Aacuterea de conhecimento Engenharia Civil
Especialidade Materiais e Componentes de
Construccedilatildeo
Orientador Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
Coorientador Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva
Satildeo Paulo
Outubro de 2021
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
DEDICATOacuteRIA
Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo
incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o
criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas
Deus
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
AGRADECIMENTOS
Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na
impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais
Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles
minha sincera gratidatildeo
Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e
acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei
os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos
colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as
etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda
agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso
Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva
Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e
dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais
Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de
forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e
compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial
da pesquisa cientiacutefica no Brasil
Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute
Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da
produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico
Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil
pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino
por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia
Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o
alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial
Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo
suporte teacutecnico e auxiacutelio
Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e
suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio
Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari
Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e
tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade
brasileira
Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este
projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam
Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva
A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que
tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel
Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina
Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas
Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)
Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo
Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos
e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo
aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
RESUMO
Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil
Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme
determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria
de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua
retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e
diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o
objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo
de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia
mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo
na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos
mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de
hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de
concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de
fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo
Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de
retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
11 Referecircncias
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU
Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil
ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE
CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE
CAacuteLCIO SUPERCALCINADO
Caroline Umbinger de Oliveira
Satildeo Paulo
Outubro de 2021
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU
Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil
ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE
CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE
CAacuteLCIO SUPERCALCINADO
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de Poacutes-
Graduaccedilatildeo Stricto Sensu em Engenharia Civil da
Universidade Satildeo Judas Tadeu como requisito
parcial para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em
Engenharia Civil
Aacuterea de conhecimento Engenharia Civil
Especialidade Materiais e Componentes de
Construccedilatildeo
Orientador Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
Coorientador Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva
Satildeo Paulo
Outubro de 2021
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
DEDICATOacuteRIA
Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo
incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o
criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas
Deus
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
AGRADECIMENTOS
Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na
impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais
Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles
minha sincera gratidatildeo
Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e
acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei
os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos
colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as
etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda
agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso
Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva
Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e
dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais
Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de
forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e
compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial
da pesquisa cientiacutefica no Brasil
Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute
Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da
produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico
Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil
pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino
por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia
Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o
alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial
Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo
suporte teacutecnico e auxiacutelio
Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e
suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio
Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari
Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e
tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade
brasileira
Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este
projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam
Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva
A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que
tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel
Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina
Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas
Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)
Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo
Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos
e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo
aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
RESUMO
Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil
Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme
determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria
de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua
retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e
diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o
objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo
de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia
mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo
na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos
mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de
hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de
concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de
fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo
Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de
retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 70
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
UNIVERSIDADE SAtildeO JUDAS TADEU
Programa de Mestrado Profissional em Engenharia Civil
ANAacuteLISE DE DESEMPENHO FIacuteSICO E MECAcircNICO DE TUBOS DE
CONCRETO PRODUZIDOS COM ADITIVO BASEADO EM OacuteXIDO DE
CAacuteLCIO SUPERCALCINADO
Dissertaccedilatildeo apresentada ao Programa de Poacutes-
Graduaccedilatildeo Stricto Sensu em Engenharia Civil da
Universidade Satildeo Judas Tadeu como requisito
parcial para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Mestre em
Engenharia Civil
Aacuterea de conhecimento Engenharia Civil
Especialidade Materiais e Componentes de
Construccedilatildeo
Orientador Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
Coorientador Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva
Satildeo Paulo
Outubro de 2021
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
DEDICATOacuteRIA
Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo
incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o
criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas
Deus
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
AGRADECIMENTOS
Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na
impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais
Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles
minha sincera gratidatildeo
Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e
acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei
os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos
colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as
etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda
agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso
Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva
Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e
dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais
Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de
forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e
compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial
da pesquisa cientiacutefica no Brasil
Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute
Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da
produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico
Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil
pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino
por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia
Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o
alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial
Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo
suporte teacutecnico e auxiacutelio
Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e
suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio
Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari
Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e
tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade
brasileira
Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este
projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam
Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva
A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que
tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel
Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina
Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas
Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)
Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo
Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos
e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo
aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
RESUMO
Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil
Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme
determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria
de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua
retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e
diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o
objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo
de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia
mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo
na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos
mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de
hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de
concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de
fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo
Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de
retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
DEDICATOacuteRIA
Aos meus pais Antocircnio e Lucimara por todo amor e incentivo
incondicional Ao maior engenheiro de todos os tempos o
criador de todas as coisas o uacutenico capaz de fazer obras perfeitas
Deus
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
AGRADECIMENTOS
Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na
impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais
Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles
minha sincera gratidatildeo
Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e
acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei
os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos
colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as
etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda
agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso
Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva
Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e
dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais
Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de
forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e
compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial
da pesquisa cientiacutefica no Brasil
Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute
Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da
produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico
Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil
pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino
por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia
Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o
alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial
Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo
suporte teacutecnico e auxiacutelio
Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e
suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio
Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari
Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e
tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade
brasileira
Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este
projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam
Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva
A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que
tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel
Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina
Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas
Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)
Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo
Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos
e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo
aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
RESUMO
Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil
Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme
determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria
de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua
retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e
diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o
objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo
de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia
mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo
na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos
mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de
hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de
concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de
fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo
Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de
retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
11 Referecircncias
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
AGRADECIMENTOS
Profissionais familiares e amigos tornaram concreto este projeto de pesquisa Na
impossibilidade de listar todos os envolvidos registro alguns agradecimentos pontuais
Aos meus orientadores Prof Me Claacuteudio Oliveira Silva e Prof Dr Renan Piacutecolo Salvador
pelo incentivo confianccedila dedicaccedilatildeo direcionamento e por todo conhecimento compartilhado A eles
minha sincera gratidatildeo
Agrave toda famiacutelia Universidade Satildeo Judas Tadeu que tornaram minha formaccedilatildeo humana e
acadecircmica possiacutevel bem como este estudo Aos professores das disciplinas de mestrado que cursei
os inesqueciacuteveis e excelentes profissionais mestres e doutores sobretudo educadores Aos
colaboradores e teacutecnicos da Universidade Satildeo Judas Tadeu pela competecircncia e auxiacutelio em todas as
etapas deste trabalho em especial aos colaboradores do laboratoacuterio Igor Cleyton e Fernando Ainda
agradeccedilo ao apoio e dedicaccedilatildeo da Eng Caroline Cardoso
Em especial agradeccedilo aos alunos de iniciaccedilatildeo cientiacutefica Matheus Polizel e Mariana Silva
Espero ter contribuiacutedo com o futuro de vocecircs que com certeza seraacute brilhante Obrigada pelo apoio e
dedicaccedilatildeo para superarmos todos os contratempos atuais
Agrave empresa Chimica Edile do Brasil com destaque ao CEO Riccardo Vannetti por apoiar de
forma completa este projeto de pesquisa por meio do fornecimento de aditivos aporte financeiro e
compartilhamento de todo conhecimento teacutecnico Tambeacutem por acreditar na importacircncia e potencial
da pesquisa cientiacutefica no Brasil
Agrave toda equipe da empresa Fermix Tubos em especial aos Engenheiros Aliacuterio Gimenez e Joseacute
Carlos por todo apoio ao projeto com dedicaccedilatildeo e prontidatildeo na doaccedilatildeo de materiais realizaccedilatildeo da
produccedilatildeo de tubos de concreto ensaios de compressatildeo diametral e todo suporte teacutecnico
Ao Instituto Acircnima Educaccedilatildeo que busca fomentar a educaccedilatildeo e pesquisa cientiacutefica no Brasil
pela parceria nesta pesquisa Em destaque para Paloma Gomes Rodrigues e Marlon Leal Marcelino
por todo suporte com prontidatildeo e competecircncia
Agraves instituiccedilotildees e universidades que tornaram o programa experimental possiacutevel e satildeo o
alicerce da pesquisa cientiacutefica do paiacutes Ao Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas (IPT) em especial
Anderson Lopes de Andrade Sergio Soares de Lima e Valdecir Angelo Quarcioni por toda a
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo
suporte teacutecnico e auxiacutelio
Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e
suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio
Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari
Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e
tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade
brasileira
Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este
projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam
Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva
A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que
tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel
Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina
Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas
Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)
Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo
Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos
e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo
aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
RESUMO
Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil
Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme
determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria
de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua
retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e
diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o
objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo
de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia
mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo
na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos
mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de
hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de
concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de
fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo
Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de
retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
dedicaccedilatildeo e atenccedilatildeo Aos profissionais competentes da Universidade de Satildeo Paulo (USP) por todo
suporte teacutecnico e auxiacutelio
Aos profissionais da Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland (ABCP) por todo o apoio e
suporte incondicional em especial ao time do laboratoacuterio de concreto meus eternos amigos Antocircnio
Eng Ariel Eng Dayvid Felipe Custodio Felipe Diniz Joseacute Ciacutecero Marcelo e Rubens Montanari
Aos profissionais Arnaldo Battagin e Me Claacuteudio Oliveira Silva por todo apoio agrave esta pesquisa e
tantas outras que promovem avanccedilos significativos para a aacuterea de cimentiacutecios e para a sociedade
brasileira
Um agradecimento especial para os amigos que acreditaram no meu potencial e tornaram este
projeto possiacutevel assim como satildeo motivo de felicidade constante em minha vida Ma Viviam
Aparecida Vaz Pedrozo Cardoso e Joseacute Ciacutecero Ferreira da Silva
A Deus por ter me proporcionado sauacutede paz inteligecircncia e pessoas maravilhosas que
tornaram esta etapa da minha vida possiacutevel
Enfim agrave minha famiacutelia e base meus pais Antocircnio Joseacute Xavier de Oliveira e Lucimara Cristina
Umbinger de Oliveira pelo amor incondicional e por todo sacrifiacutecio Aos meus irmatildeos e cunhadas
Emerson Rafael Talita e Tamires por todo apoio e carinho Agraves minhas tias Juraci (in memoriam)
Silvana e Marcia por todo amor Ao meu namorado Bruno por todo amor incondicional e dedicaccedilatildeo
Agrave minha prima Bruna por ser minha melhor amiga e sempre me incentivar Aos meus avoacutes maternos
e paternos (in memoriam) pelo apoio Agrave minha amada sobrinha Melissa que cultive o amor pelo
aprendizado e a curiosidade para sempre realizar novas descobertas
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
RESUMO
Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil
Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme
determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria
de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua
retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e
diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o
objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo
de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia
mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo
na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos
mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de
hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de
concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de
fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo
Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de
retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
RESUMO
Tubos de concreto satildeo amplamente utilizados em redes de aacuteguas pluviais e esgoto sanitaacuterio no Brasil
Esses elementos necessitam cumprir os criteacuterios de resistecircncia mecacircnica e estanqueidade conforme
determina a ABNT NBR 88902020 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo difundidos na induacutestria
de pavimentos de concreto no paiacutes Esses aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
apresentam expansatildeo volumeacutetrica podendo ser empregados em concreto para compensar sua
retraccedilatildeo Aleacutem disso os produtos gerados pelo aditivo podem preencher os poros do concreto e
diminuir sua permeabilidade bem como aumentar sua resistecircncia mecacircnica Nesse contexto o
objetivo desta pesquisa eacute empregar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo
de tubos de concreto para proporcionar maior estabilidade volumeacutetrica estanqueidade e resistecircncia
mecacircnica A composiccedilatildeo quiacutemica e mineraloacutegica do aditivo foi caracterizada e a influecircncia do aditivo
na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo do cimento foi avaliada As propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de argamassas concretos e tubos de concreto foram analisadas Os resultados obtidos
mostram que o aditivo acelera a hidrataccedilatildeo do cimento contribuindo para aumentar o grau de
hidrataccedilatildeo de pastas em curta idade Tal fato contribui para o aumento de resistecircncia mecacircnica de
concretos produzidos em laboratoacuterio e de tubos Para finalizar foi elaborado um procedimento de
fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto produzidos com o aditivo
Palavras-chave Tubos de concreto oacutexido de caacutelcio supercalcinado aditivo compensador de
retraccedilatildeo propriedades mecacircnicas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
11 Referecircncias
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
ABSTRACT
Concrete pipes are widely used in rainwater and sanitary sewage networks in Brazil These elements
need to meet mechanical strength and tightness criteria as determined by ABNT NBR 88902020
Shrinkage compensating admixtures are widespread in the concrete paving industry in the country
These admixtures based on supercalcined calcium oxide present volumetric expansion that
compensates concrete shrinkage In addition the products generated by the admixture may fill the
pores of the concrete and decrease its permeability as well as increase its mechanical strength In this
context the objective of this research is to use the admixtures based on supercalcined calcium oxide
to manufacture concrete pipes to provide greater volumetric stability tightness and mechanical
strength The chemical and mineralogical composition of the admixture were characterized and the
in influence of the admixture on the kinetics and mechanisms of hydration were analyzed In addition
the physical and mechanical properties of mortars concretes and concrete pipes produced with the
admixture were evaluated Results showed that the admixture accelerates cement hydration
contributing to increase the degree of hydration of pastes This fact contributes to the increase in the
mechanical strength of concrete specimens and pipes Finally a procedure to manufacture cure and
use concrete pipes with the admixtures was elaborated
Keywords concrete pipe supercalcined calcium oxide shrinkage compensating admixture
mechanical properties
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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[60] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 5739 Concreto -
Ensaio de compressatildeo de corpos de prova ciliacutendricos Rio de Janeiro ABNT 2018
[61] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 9778 Argamassa e
concreto endurecidos - Determinaccedilatildeo da absorccedilatildeo de aacutegua iacutendice de vazios e massa especiacutefica
Rio de Janeiro ABNT 2009
[62] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS ASTM C1581C1581M - 09a
Standard test method for determining age at cracking and induced tensile stress characteristics
of mortar and concrete under restrained shrinkage Philadelphia 2009
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido 4
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico 7
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo
compensada 11
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem
aditivos (Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de
oacutexido de caacutelcio e redutor de retraccedilatildeo (CaO+SRA) 12
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial 15
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa
16
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de
areia e (d) Minnesota 17
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que
L eacute o comprimento uacutetil do tubo 17
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo 22
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 27
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a
pasta 100 aditivo 28
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 31
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com
3 de aditivo e (c) 5 de aditivo 32
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a
posiccedilatildeo do corpo de prova durante o ensaio 35
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo 36
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b)
preenchimento do molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para
compactaccedilatildeo do concreto 39
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos
de amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 42
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos 45
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a)
fixaccedilatildeo da armadura no molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo 46
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos 46
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b)
lanccedilamento direto do aditivo no misturador 47
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde
metaacutelico (b) e (c) retirada do molde do tubo 48
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e
(b) cobertura do tubo com lona plaacutestica apoacutes o acabamento 49
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina
de ensaio com painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos 50
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo
(b) amostra com 3 de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo 51
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as
amostras sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 52
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de
amostras de tubos de concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo 55
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo
(b) fixaccedilatildeo do reforccedilo de accedilo no molde 58
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a
produccedilatildeo de tubos de concreto 59
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos
de concreto 60
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
11 Referecircncias
[1] ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS ABNT NBR 8890 Tubo de
concreto de seccedilatildeo circular para aacutegua pluvial e esgoto sanitaacuterio - Requisitos e meacutetodos de
ensaios Rio de Janeiro ABNT 2020
[2] SISTEMA NACIONAL DE INFORMACcedilOtildeES SOBRE SANEAMENTO 24o Diagnoacutestico
dos serviccedilos de aacutegua e esgotos Ministeacuterio das Cidades 2019
[3] R C Escariz Anaacutelise comparativa de desempenho mecacircnico de tubos de concreto
reforccedilados com macrofibras polimeacutericas e fibras de accedilo Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia de Construccedilatildeo Civil e Urbana) - Escola Politeacutecnica Universidade de Satildeo Paulo
Satildeo Paulo 2011 httpsdoiorg1011606D32011tde-09042012-122504
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a
partir do uso de esteiras rolantes 61
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
61
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
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(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos
participantes do SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil 13
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental 19
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX 20
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser 22
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX 23
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX 23
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados 24
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta
com 100 aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 28
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas
cimentiacutecias sem aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado 29
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa 34
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos 38
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades 41
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 53
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral 54
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
SUMAacuteRIO
1 Introduccedilatildeo 1
11 Justificativa 2
12 Objetivos 3
13 Programa experimental 4
14 Estrutura do trabalho 4
2 Revisatildeo bibliograacutefica 6
21 Concreto 6
211 Hidrataccedilatildeo do cimento 6
212 Variaccedilatildeo dimensional 8
213 Aditivos para concreto 9
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado 9
221 Definiccedilatildeo 9
222 Composiccedilatildeo 10
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento 10
224 Influecircncia nas propriedades do concreto 11
23 Tubos de concreto 12
231 Definiccedilatildeo 12
232 Processo de produccedilatildeo 14
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo 16
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas 18
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais 19
31 Materiais 19
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo 19
321 Cimento e aditivo 19
322 Agregados 21
33 Resultados e discussatildeo 21
331 Cimento e aditivo 21
332 Agregados 23
34 Conclusotildees do capiacutetulo 24
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo 25
41 Materiais 25
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento 25
43 Meacutetodos 26
431 Calorimetria isoteacutermica 26
432 DRX 26
433 MEV 27
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
44 Resultados e discussatildeo 27
441 Calorimetria isoteacutermica 27
442 DRX 29
443 MEV 30
45 Conclusotildees do capiacutetulo 33
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas 34
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas 34
52 Meacutetodos 35
53 Resultados e discussatildeo 35
54 Conclusotildees do capiacutetulo 36
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio 38
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos 38
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos 40
621 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 40
63 Resultados e discussatildeo 40
631 Resistecircncia agrave compressatildeo 40
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 42
64 Conclusotildees do capiacutetulo 42
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto 44
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto 44
72 Descriccedilatildeo dos tubos 44
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto 45
74 Meacutetodos 49
741 Compressatildeo diametral 49
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 50
75 Resultados 50
751 Compressatildeo diametral 50
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios 54
76 Conclusotildees do capiacutetulo 55
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com oacutexido de caacutelcio
supercalcinado 57
81 Conclusotildees do capiacutetulo 62
9 Conclusotildees 63
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras 64
10 Publicaccedilotildees 65
11 Referecircncias 66
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 1
1 Introduccedilatildeo
Elementos produzidos com concreto de consistecircncia seca satildeo amplamente utilizados no Brasil
como tubos de concreto Estes tubos tecircm vantagens competitivas para o uso em redes de aacuteguas
pluviais e de esgoto sanitaacuterio e podem ser produzidos com diacircmetros que variam entre 200 e 2000
mm e com espessuras miacutenimas de parede entre 45 e 180 mm [1] Tais caracteriacutesticas satildeo fundamentais
para que os tubos atendam as cargas miacutenimas isentas de dano em ensaios de compressatildeo e garantam
a estanqueidade do sistema
Eacute fato que o paiacutes necessita de imediato realizar a ampliaccedilatildeo dos sistemas de saneamento
baacutesico O relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] indica baixos iacutendices de atendimento de saneamento
baacutesico no paiacutes Agrave vista do exposto eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico do sistema
de saneamento baacutesico do Brasil Para isso diversos estudos foram publicados com o intuito de
melhorar o desempenho de tubos de concreto a partir da reduccedilatildeo de limitaccedilotildees tecnoloacutegicas [34]
O uso de aditivos contribui para melhorar as propriedades do concreto no estado fresco e no
estado endurecido e estaacute difundido mundialmente [5] Assim eacute usual a aplicaccedilatildeo de aditivos em
concretos para atribuir vantagens teacutecnicas e econocircmicas Em relaccedilatildeo aos concretos de consistecircncia
plaacutestica aditivos satildeo utilizados para diversas finalidades como melhorar a trabalhabilidade do
concreto reduzir o consumo de cimento e aumentar a resistecircncia mecacircnica
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo amplamente aplicados
na fabricaccedilatildeo de pisos industriais agrave niacutevel nacional e internacional [6] O uso desses aditivos atribui
vantagens para os pisos de concreto em relaccedilatildeo agrave melhoria da esteacutetica menor irregularidade dos
pisos aumento da vida uacutetil maior resistecircncia mecacircnica produccedilatildeo de maiores aacutereas de pisos sem o
uso de juntas de dilataccedilatildeo assim como menor frequecircncia de reparos
Aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado apresentam expansatildeo volumeacutetrica de
cerca de 100 quando se hidratam o que compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da
matriz cimentiacutecia diminuindo possiacuteveis riscos de fissuraccedilatildeo relativos a esses fenocircmenos [6] Aleacutem
disso as fases formadas pela sua hidrataccedilatildeo podem preencher os poros da matriz diminuindo sua
porosidade e promovendo ganhos de resistecircncia [7] Esses fatos evidenciam o potencial de uso desses
aditivos para matrizes cimentiacutecias de aplicaccedilotildees diversas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 2
Dessa forma o uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser uma
alternativa viaacutevel para o aumento do desempenho de concretos aplicados em tubos Por outro lado
como o aditivo aumenta o teor de finos do concreto a determinaccedilatildeo do teor de umidade oacutetimo para
produccedilatildeo de tubos pode aumentar seu desempenho quando o aditivo eacute empregado Com isso pode
ser possiacutevel viabilizar o emprego deste tipo de aditivo neste processo industrial
Neste contexto esta pesquisa tem o objetivo de avaliar o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado de nome comercial DRY D1 para a produccedilatildeo de concretos de consistecircncia seca
utilizados em tubos de concreto Os resultados do estudo podem ser aplicados para tubos utilizados
em redes de aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio O trabalho foi desenvolvido com uma parceria entre a
Universidade Satildeo Judas Tadeu a Associaccedilatildeo Brasileira de Cimento Portland e as empresas Chimica
Edile do Brasil e Fermix Tubos
11 Justificativa
Sistemas compostos por tubos de concreto satildeo amplamente utilizados no Brasil com
vantagens competitivas para a aplicaccedilatildeo em redes de aacuteguas pluviais e de esgoto sanitaacuterio Apesar da
relevacircncia destes sistemas o Brasil possui um deacuteficit de saneamento baacutesico sendo esse maior em
relaccedilatildeo aos outros setores de infraestrutura [8] Desse modo eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento
tecnoloacutegico de tubos de concreto
Agrave vista do exposto julgou-se pertinente o interesse de pesquisar de modo ineacutedito a utilizaccedilatildeo
de um aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado em concretos para a produccedilatildeo de tubos
Uma vez que estes aditivos satildeo amplamente utilizados na induacutestria de pavimentos industriais de
concreto e apresentam bons resultados em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de matrizes
cimentiacutecias
O emprego deste aditivo devido agrave sua propriedade expansiva pode promover tensotildees de
origem quiacutemica na matriz o que pode melhorar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de
concreto Deste modo o aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode contribuir para o
aumento da resistecircncia mecacircnica de tubos de concreto sobretudo dos elementos reforccedilados com
armadura produzindo elementos que atendam aos requisitos mecacircnicos exigidos pela norma ABNT
NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 3
Mediante o exposto os resultados obtidos a partir do estudo satildeo de extrema importacircncia uma
vez que podem fornecer dados necessaacuterios para especificar concretos com desempenho superior para
a produccedilatildeo de tubos no paiacutes
O objeto de estudo apresenta interesses acadecircmicos e praacuteticos Em relaccedilatildeo ao propoacutesito
acadecircmico o projeto busca contribuir com a literatura atual em relaccedilatildeo agrave interaccedilatildeo de aditivos
baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado com matrizes cimentiacutecias Ainda o projeto pode
incentivar uma seacuterie de paracircmetros a partir de trabalhos futuros que relacionam estes aditivos com
concretos de consistecircncia seca sobretudo para tubos de concreto
Do ponto de vista praacutetico compreender a influecircncia dos aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado nas propriedades de tubos de concreto pode levar agrave maior estabilidade volumeacutetrica
estanqueidade e resistecircncia mecacircnica destes elementos Aleacutem disso o objeto de estudo pode fornecer
referecircncias relevantes para a induacutestria de aditivos e de elementos cimentiacutecios como faacutebricas de tubos
de concreto Mediante o exposto um desenvolvimento na tecnologia de materiais cimentiacutecios e
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado pode ser obtido
12 Objetivos
O objetivo geral do trabalho eacute avaliar o uso de aditivo compensador de retraccedilatildeo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado na fabricaccedilatildeo de tubos de concretos Para cumprir o objetivo geral
foram definidos os 5 objetivos especiacuteficos descritos a seguir
I Avaliar a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio na cineacutetica nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
II Analisar como o aditivo influecircncia as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de concretos produzidos
em laboratoacuterio
III Analisar a estabilidade dimensional de argamassas produzidas com o aditivo
IV Caracterizar as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto fabricados com aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Elaborar um procedimento praacutetico para a utilizaccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 4
13 Programa experimental
As etapas do programa experimental conduzido estatildeo descritas conforme a Figura 1 A
primeira etapa do estudo focou na caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados nesta pesquisa A segunda
etapa se concentrou na anaacutelise da influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas cimentiacutecias
Figura 1 - Esquema do programa experimental conduzido
A terceira etapa do estudo analisou a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos produzidos em laboratoacuterio A quarta etapa contemplou a anaacutelise da influecircncia
do aditivo nas propriedades fiacutesicas de argamassas produzidas em laboratoacuterio A quinta etapa consistiu
na anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas de tubos de concreto
produzidos na induacutestria Por fim foi apresentado um procedimento para a fabricaccedilatildeo de tubos de
concreto contendo aditivos compostos por oacutexido de caacutelcio supercalcinado
14 Estrutura do trabalho
Esta dissertaccedilatildeo estaacute organizada em dez capiacutetulos com o propoacutesito de facilitar o entendimento
dos conceitos abordados Neste capiacutetulo foram apresentados de maneira sucinta o quadro atual da
aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e de tubos de concreto a
justificativa da pesquisa objetivos e estrutura do trabalho
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 5
No capiacutetulo 2 eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica que abrange aditivos baseados em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto Para tal satildeo expostos os aspectos relevantes dos temas
como o mecanismo de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio e o ensaio de compressatildeo diametral para tubos
No capiacutetulo 3 eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo de materiais utilizados na pesquisa Este capiacutetulo
descreve os meacutetodos de ensaio e os respectivos resultados da anaacutelise de materiais
No capiacutetulo 4 eacute apresentada a influecircncia do aditivo composto por oacutexido de caacutelcio
supercalcinado na cineacutetica nos mecanismos de hidrataccedilatildeo e na microestrutura de misturas
cimentiacutecias Para tal satildeo apresentados os meacutetodos de ensaio e resultados baseado na comparaccedilatildeo
entre a pasta sem aditivo e pastas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 5 satildeo apresentadas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas
de argamassas produzidas em laboratoacuterio Satildeo apresentados o meacutetodo de ensaio de variaccedilatildeo
dimensional e os respectivos resultados com foco na comparaccedilatildeo entre o desempenho da argamassa
sem aditivo e argamassas produzidas com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 6 satildeo mostradas as anaacutelises da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas de concretos Para estes concretos produzidos em laboratoacuterio o foco foi a comparaccedilatildeo
entre o desempenho do concreto sem aditivo e concretos produzidos com aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado
No capiacutetulo 7 eacute exposta avaliaccedilatildeo da produccedilatildeo de tubos de concreto produzidos na faacutebrica da
empresa Fermix Tubos para avaliar a influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas e mecacircnicas
desses artefatos Nesse sentido satildeo comparados tubos de concreto sem aditivo e tubos de concreto
produzidos com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado analisados a partir dos meacutetodos
de ensaios e resultados expostos
No capiacutetulo 8 eacute apresentado um procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado Desse modo satildeo apresentados estudos e normas
teacutecnicas pertinentes ao tema bem como as observaccedilotildees constatadas durante a produccedilatildeo de tubos de
concreto com o aditivo na faacutebrica de tubos
No capiacutetulo 9 satildeo apresentadas de forma resumida as principais conclusotildees obtidas nos
capiacutetulos anteriores da dissertaccedilatildeo Aleacutem disso satildeo propostas recomendaccedilotildees para a realizaccedilatildeo de
estudos futuros pertinentes ao tema No capiacutetulo 10 satildeo apresentadas as produccedilotildees teacutecnicas e
cientiacuteficas decorrentes da pesquisa desenvolvida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 6
2 Revisatildeo bibliograacutefica
Neste capiacutetulo eacute apresentada a revisatildeo bibliograacutefica dos temas abordados nesse projeto de
pesquisa Os temas gerais abordados satildeo concreto aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado e tubos de concreto
21 Concreto
O uso do concreto produzido com cimento Portland foi descoberto no fim do seacuteculo XIX e
difundido no seacuteculo XX tornando-se o material mais consumido na atualidade depois da aacutegua [10]
Desse modo eacute possiacutevel considerar o concreto uma das descobertas mais relevantes do
desenvolvimento da humanidade com impacto direto na qualidade de vida da sociedade [10]
Concretos podem ser produzidos basicamente a partir da mistura entre ligante aacutegua e agregados
[11]
Contudo a competividade do mercado da construccedilatildeo civil e o desenvolvimento da tecnologia
dos materiais gerou a produccedilatildeo de concretos com melhor desempenho [11] Dessa forma na
atualidade eacute comumente utilizado o concreto com aditivos fibras pigmentos agregados especiais e
adiccedilotildees minerais [10] Entre esses os aditivos recebem destaque pois atribuem benefiacutecios para as
propriedades do estado fresco e endurecido do concreto aleacutem de gerar vantagens econocircmicas [12]
211 Hidrataccedilatildeo do cimento
O cimento Portland eacute um ligante hidraacuteulico composto essencialmente pela mistura de
cliacutenquer Portland e de sulfato de caacutelcio que satildeo moiacutedos ateacute obter aspecto de poacute fino Nesta mistura
podem ser adicionados materiais complementares conforme determina a norma ABNT NBR 16697
[13] o que caracteriza os diferentes tipos de cimento Portland
O cimento possui propriedades adesivas e coesivas e promove a uniatildeo de fragmentos minerais
em uma unidade compactada Este material hidraacuteulico quando misturado com aacutegua se hidrata [12] O
processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute um fenocircmeno complexo que ocorre a partir de diversas reaccedilotildees
quiacutemicas [13] Tal processo eacute exoteacutermico no qual os silicatos e aluminatos em contato com aacutegua
formam produtos hidratados
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 7
Assim a hidrataccedilatildeo do cimento ocorre entre as principais fases do cliacutenquer (C3S C2S C3A e
C4AF) gipsita (CaSO42H2O) e aacutegua Essas fases do cimento a partir de uma suspensatildeo interagem
em meio aquoso e resultam em propriedades adesivas que se desenvolvem ateacute formar um soacutelido
riacutegido Os produtos hidratados apresentam baixa solubilidade em aacutegua e contribuem para o
desenvolvimento de resistecircncia mecacircnica da matriz [12]
Para o estudo do processo de hidrataccedilatildeo do cimento eacute usual analisar a taxa de liberaccedilatildeo de
calor em relaccedilatildeo ao tempo decorrido Conforme ilustra a Figura 2 na primeira regiatildeo ldquoArdquo observa-
se que o primeiro pico de calor superior em relaccedilatildeo aos demais corresponde a diversos processos
como neutralizaccedilatildeo de cargas superficias das partiacuteculas de cimento dissoluccedilatildeo dos silicatos e
aluminatos e formaccedilatildeo de algumas fases hidratadas como a etringita [14]
Figura 2 - Fases de hidrataccedilatildeo do cimento Portland como visto em um calorimeacutetrico isoteacutermico [14]
Posteriormente na regiatildeo ldquoBrdquo da Figura 2 observa-se o periacuteodo de induccedilatildeo com lentas
velocidades de dissoluccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de fases Depois disso nota-se na regiatildeo ldquoCrdquo que a liberaccedilatildeo
de calor aumenta gradativamente no periacuteodo de aceleraccedilatildeo visto que ocorre a hidrataccedilatildeo da alita
resultando no gel C-S-H e na precipitaccedilatildeo da portlandita [12]
Nessa fase os produtos de hidrataccedilatildeo se interconectam promovendo o enrijecimento e o
endurecimento da matriz [12] Apoacutes o pico principal observa-se a formaccedilatildeo do monossulfoaluminato
a partir da reaccedilatildeo do C3A com a etringita Depois disso as velocidades de reaccedilatildeo do processo
diminuem como indicado na regiatildeo ldquoDrdquo e ldquoErdquo da Figura 2 [12]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 8
212 Variaccedilatildeo dimensional
Concretos apresentam variaccedilatildeo de volume gerada por diversos fatores aleacutem de mudanccedilas
externas de temperatura como a movimentaccedilatildeo de aacutegua no seu interior [15] Entre as principais
causas da variaccedilatildeo dimensional as mais relevantes satildeo a retraccedilatildeo por secagem a retraccedilatildeo plaacutestica e
a retraccedilatildeo autoacutegena [12]
A retraccedilatildeo plaacutestica manifesta-se durante o estado plaacutestico do concreto mediante a perda de
aacutegua superficial da matriz cimentiacutecia Essa retraccedilatildeo depende de diversos fatores como a quantidade
de aacutegua perdida pela superfiacutecie rigidez da mistura exsudaccedilatildeo da matriz cimentiacutecia e a temperatura e
umidade relativa do ambiente [12]
A retraccedilatildeo por secagem ocorre a partir da perda de aacutegua da pasta de cimento uma vez que o
concreto estaacute em contato com o ambiente externo Neste processo a perda de aacutegua livre eacute
predominante que ocorre concomitantemente com a movimentaccedilatildeo da aacutegua adsorvida aacutegua capilar
e aacutegua quimicamente combinada da matriz cimentiacutecia Entre esses eventos a perda de aacutegua adsorvida
eacute responsaacutevel por parte significativa da retraccedilatildeo por secagem [15]
Aleacutem disso ocorrem variaccedilotildees de reduccedilatildeo de volume de matrizes cimentiacutecias apoacutes o iniacutecio
da hidrataccedilatildeo do cimento sem considerar variaccedilotildees externas de temperatura e umidade Essa retraccedilatildeo
ocorre a partir da transferecircncia de aacutegua do interior dos poros capilares para realizar a hidrataccedilatildeo do
cimento anidro uma vez que natildeo haacute um suprimento de aacutegua para aumentar a umidade desses poros
novamente [12]
Assim os capilares provocam altas tensotildees capazes de gerar a contraccedilatildeo do volume original
de matrizes cimentiacutecia Esse processo de reduccedilatildeo de volume eacute denominada retraccedilatildeo autoacutegena [16]
Esse fenocircmeno de retraccedilatildeo pode aumentar mediante fatores como altas temperaturas externas o uso
de cimentos finos consumo elevado de cimento e relaccedilotildees aacuteguacimento menores [12]
As tensotildees geradas no concreto pela retraccedilatildeo podem exceder a resistecircncia agrave traccedilatildeo desses
elementos o que pode resultar na formaccedilatildeo de fissuras Dessa forma a variaccedilatildeo dimensional pode
comprometer o desempenho e a durabilidade de estruturas de concreto [15]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 9
213 Aditivos para concreto
No Brasil aditivos para concreto satildeo amplamente utilizados como aditivos dispersantes
aceleradores e retardadores de pega compensadores de retraccedilatildeo e incorporadores de ar A norma
ABNT NBR 11768-1 [17] define aditivo para concreto como um produto adicionado e misturado
nesta matriz usualmente em quantidade natildeo superior a 5 sobre a massa de cimento O objetivo do
uso de aditivos eacute alterar as propriedades de concretos no estado fresco e endurecido [17]
Dessa forma eacute essencial a definiccedilatildeo assertiva do tipo de aditivo e de sua dosagem a partir das
suas propriedades e compatibilidade com o cimento Aleacutem disso deve-se levar em consideraccedilatildeo
paracircmetros como a capacidade de retenccedilatildeo de aacutegua do aditivo desenvolvimento de resistecircncias
iniciais e finais capacidade de incorporaccedilatildeo de ar entre outras Devido ao uso frequente de cimento
Portland composto no paiacutes eacute fundamental compreender a sua interaccedilatildeo com aditivos especificamente
para cada aplicaccedilatildeo [17]
22 Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
221 Definiccedilatildeo
Aditivos compensadores de retraccedilatildeo baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado satildeo muito
utilizados na composiccedilatildeo de pavimentos industriais de concreto Esses materiais permitem melhor
desempenho do pavimento pois satildeo agentes que compensam a retraccedilatildeo do concreto [6]
Os aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado podem ser empregados como
substituiccedilatildeo de cimentos expansivos Desta forma eacute possiacutevel melhorar propriedades do concreto no
estado endurecido sem alterar o tipo de cimento utilizado [6]
Atualmenteesses materiais satildeo classificados como aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo
G segundo a classificaccedilatildeo da norma ABNT NBR 11768-1 [17] No Brasil seu desempenho eacute
caracterizado de acordo com a anaacutelise da variaccedilatildeo dimensional de concretos conforme a norma
ABNT NBR 16834 [18]
Em relaccedilatildeo agraves normas internacionais que avaliam o desempenho desses aditivos a partir da
variaccedilatildeo dimensional linear recebe destaque a ASTM C 157 [19] Ainda a ASTM C 878 [20] eacute
utilizada para avaliar elementos cimentiacutecios com variaccedilatildeo dimensional linear restringida
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 10
222 Composiccedilatildeo
O aditivo eacute inorgacircnico composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado possui aspecto de poacute
com uma granulometria especiacutefica e controlada O composto eacute produzido a partir de um tratamento
teacutermico especiacutefico para o carbonato de caacutelcio [6] O estudo realizado por Shi et al (2002) caracteriza
a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio a partir do seu processo de manufatura [21]
Em vista disso observou-se que o aumento de temperatura de calcinaccedilatildeo reduz a velocidade
das reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio o que altera as propriedades microestruturais [21] O
aditivo apresenta expansatildeo volumeacutetrica de aproximadamente 100 quando se hidrata [7]
223 Mecanismo de accedilatildeo e influecircncia na hidrataccedilatildeo do cimento
As reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio (CaO) ocorrem conforme as equaccedilotildees 1 e 2 sendo
o hidroacutexido de caacutelcio (portlandita) o produto de hidrataccedilatildeo formado [22]
Destaca-se que a expansatildeo gerada como consequecircncia da adiccedilatildeo de oacutexido de caacutelcio em
concretos ocorre a partir da pressatildeo exercida pelos cristais de portlandita durante a sua formaccedilatildeo Esta
reaccedilatildeo eacute altamente exoteacutermica e expansiva visto que o produto formado apresenta aproximadamente
duas vezes o volume dos reagentes [6]
Assim observa-se que o uso de aditivos baseados em caacutelcio em matrizes cimentiacutecias contribui
para o aumento da difusatildeo de iacuteons Ca2+ e para a adiccedilatildeo de hidroacutexido de caacutelcio Dessa forma estes
aditivos contribuem para a aceleraccedilatildeo da supersaturaccedilatildeo de caacutelcio dissolvido no meio liacutequido uma
vez que ocorre a maior concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo [7]
Agrave medida que o teacutermino do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo satildeo funccedilatildeo
da supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivos baseados em caacutelcio eacute capaz de gerar a
aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo [23] Em vista disso estes aditivos podem acelerar a
precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [67]
CaO + H2O Ca2+ + 2OH- 1
Ca2+ + 2OH- Ca(OH)2 2
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 11
224 Influecircncia nas propriedades do concreto
Concretos de retraccedilatildeo compensada satildeo caracterizados por uma expansatildeo nas primeiras idades
a qual pode compensar a retraccedilatildeo e reduzir significativamente a variaccedilatildeo dimensional do concreto a
longo prazo [11]
O processo de expansatildeo eacute capaz de gerar tensotildees internas desenvolvidas no concreto entre 01
e 07 MPa Para tal satildeo utilizados cimentos expansivos ou aditivos [11]Tal processo eacute beneacutefico em
relaccedilatildeo ao desempenho dos elementos cimentiacutecios e portanto do ponto de vista econocircmico [611]
Os aditivos de oacutexido de caacutelcio supercalcinado geram expansatildeo controlada em matrizes
cimentiacutecias e como resultado esses aditivos atuam principalmente na retraccedilatildeo por secagem e na
retraccedilatildeo autoacutegena de matrizes cimentiacutecias [6] Na Figura 3 observa-se o comportamento de variaccedilatildeo
dimensional de concretos de retraccedilatildeo compensada e de concretos convencionais [11]
Figura 3 - Variaccedilotildees dimensionais de um concreto convencional e um concreto de retraccedilatildeo compensada [11]
Aleacutem disso a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode gerar produtos expansivos que resultam em
incremento de resistecircncia de elementos de cimentiacutecios uma vez que podem acelerar a precipitaccedilatildeo
do gel de C-S-H [67] A Figura 4 ilustra a comparaccedilatildeo entre um concreto sem aditivo e um concreto
com aditivo composto por oacutexido de caacutelcio (CaO) Observa-se que no concreto com o aditivo houve
incremento de resistecircncia agrave compressatildeo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia [25]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 12
Figura 4 - Comparaccedilatildeo de curvas de resistecircncia agrave compressatildeo ao longo do tempo de um concreto sem aditivos
(Referecircncia) concreto com aditivo de oacutexido de caacutelcio (CaO) e concreto com aditivos de oacutexido de caacutelcio e redutor de
retraccedilatildeo (CaO+SRA) [25]
Agrave vista do exposto a bibliografia que relaciona a interaccedilatildeo entre o cimento e oacutexido de caacutelcio
necessita de estudos complementares a niacutevel internacional Para tal eacute necessaacuterio analisar a sinergia
entre a mistura do cimento e oacutexido de caacutelcio bem como a influecircncia das fases de cada componente
[6]
23 Tubos de concreto
231 Definiccedilatildeo
Os condutores de fluidos possuem amplo histoacuterico como as obras hidraacuteulicas de aquedutos
atribuiacutedas aos romanos alguns dos quais estatildeo preservados ateacute a atualidade A evoluccedilatildeo dos serviccedilos
de saneamento baacutesico no Brasil possui uma ampla cronologia Entre os fatos eacute possiacutevel destacar a
cidade do Rio de Janeiro no periacuteodo do impeacuterio a qual recebeu um modelo de sistema de esgoto antes
do aplicado em grandes cidades como Nova Iorque [26]
A histoacuteria da necessidade de canalizaccedilotildees enterradas estaacute intrinsicamente relacionada agrave
induacutestria dos tubos de concreto [27] Tal induacutestria foi consolidada a niacutevel mundial no iniacutecio do seacuteculo
XIX e foi desenvolvida ateacute os dias atuais principalmente para a composiccedilatildeo de redes de esgoto
sanitaacuterio e aacuteguas pluviais [26]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 13
A partir dos anos 1960 foram inseridos no mercado equipamentos de produccedilatildeo por vibro-
compactaccedilatildeo e compressatildeo radial geralmente produzidos na Europa Nos anos seguintes o processo
de produccedilatildeo de tubos apresentou alto grau de automatizaccedilatildeo das instalaccedilotildees industriais [27] Ainda
destaca-se a alta flexibilidade de produccedilatildeo processos desde a composiccedilatildeo da armadura ateacute a cura
integrados e automatizados bem como moldes com diversas dimensotildees [27]
Apesar do extenso histoacuterico desses sistemas no Brasil o paiacutes apresenta baixos iacutendices de
atendimento de saneamento baacutesico como indica o relatoacuterio do Ministeacuterio das Cidades [2] O baixo
atendimento da demanda de coleta e tratamento de esgoto ocorre principalmente nas regiotildees Norte
e Nordeste do Brasil como pode ser observado na Tabela 1 [2]
Tabela 1 - Niacuteveis de atendimento com aacutegua e esgotos dos municiacutepios com prestadores de serviccedilos participantes do
SNIS em 2018 conforme a macrorregiatildeo geograacutefica e Brasil [2]
Macrorregiatildeo
Iacutendice de atendimento com rede () Iacutendice de tratamento dos
esgotos gerados () Aacutegua Coleta de esgotos
Total Urbano Total Urbano Total
Norte 571 696 105 133 217
Nordeste 742 887 28 363 362
Sudeste 91 959 792 837 501
Sul 902 986 452 519 454
Centro-Oeste 89 96 529 582 539
Brasil 836 928 532 609 463
Aleacutem disso o aumento progressivo das aacutereas urbanas altera as dinacircmicas destes ambientes
Por exemplo observa-se o acreacutescimo de aacutereas impermeabilizadas em aacutereas urbanas o que impede a
absorccedilatildeo de parte das aacuteguas pluviais pelo solo e pode sobrecarregar os sistemas de drenagem Por
conseguinte satildeo necessaacuterios investimentos nos sistemas de drenagem de aacuteguas pluviais a fim de
prevenir inundaccedilotildees alagamentos e portanto danos para a sociedade [28]
O desenvolvimento dos sistemas de saneamento baacutesico urbano eacute fundamental para evitar
doenccedilas enchentes e outros impactos negativos para a sociedade Dessa forma eacute fundamental que
redes de esgoto e de aacuteguas pluviais apresentem uma maior qualidade e por conseguinte um melhor
funcionamento Para tal eacute necessaacuterio investir no apropriado dimensionamento estrutural e de
capacidade de vazatildeo dos sistemas de esgoto e aacuteguas pluviais Aleacutem disso eacute fundamental aprimorar o
controle tecnoloacutegico do concreto aplicado em tubos [28]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 14
232 Processo de produccedilatildeo
Tubos de concreto satildeo produzidos a partir da escolha apropriada de materiais que satildeo
selecionados com base na caracterizaccedilatildeo de ensaios de laboratoacuterios As proporccedilotildees dos materiais satildeo
determinadas para o concreto atender as propriedades fiacutesicas e mecacircnicas para sua aplicaccedilatildeo adequada
[29] Os concretos aplicados em tubos satildeo de consistecircncia seca a fim de aumentar a produtividade
da fabricaccedilatildeo de tubos Desse modo ocorre a sustentaccedilatildeo do formato do tubo em poucos minutos
devido agrave coesatildeo do concreto o que permite a desforma raacutepida e possibilita a reutilizaccedilatildeo das formas
O processo de fabricaccedilatildeo de tubos consiste no adensamento eneacutergico do concreto para
diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua e garantir a resistecircncia mecacircnica requerida [27] Este processo de
adensamento eacute necessaacuterio pois concretos de consistecircncia seca logo apoacutes o lanccedilamento no molde
apresentam bolhas de ar que ocupam em torno de 20 do volume [20] Assim a vibraccedilatildeo gera a
fluidificaccedilatildeo da argamassa da mistura seca a fim de reduzir o atrito interno acomodar os agregados
grauacutedos e reduzir o iacutendice de vazios [20]
Aleacutem disso o adensamento eneacutergico do concreto busca proporcionar o contato eficiente da
aacutegua com o cimento o que eacute essencial para as reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Este processo de adensamento
consiste nos sistemas de vibraccedilatildeo simples vibrocompressatildeo e centrifugaccedilatildeo radial O sistema de
vibraccedilatildeo simples eacute usual para tubos de concreto de pequenos diacircmetros e sem armadura [27]
Os equipamentos de compressatildeo radial satildeo compostos por prensas radiais que possuem um
molde exterior e um eixo rotatoacuterio hidraacuteulico Este eixo possui um sistema de roletes que realizam
um movimento de rotaccedilatildeo em alta velocidade sendo capaz de comprimir o concreto lanccedilado na
maacutequina contra o molde exterior Como resultado o tubo eacute produzido como ilustra a Figura 5 [27]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 15
Figura 5 - Produccedilatildeo de tubos de concreto com equipamento de compressatildeo radial [27]
A norma ABNT NBR 8890 [9] determina o uso de qualquer tipo de cimento Portland na
produccedilatildeo dos tubos de concreto que natildeo satildeo utilizados em meios agressivos Nesse contexto eacute usual
a aplicaccedilatildeo do cimento CP V ARI RS na induacutestria de produccedilatildeo de tubos de concreto para aplicaccedilatildeo
em transporte de esgoto sanitaacuterio Este fato ocorre porque o concreto produzido com esse tipo de
cimento proporciona uma alta resistecircncia inicial o que permite uma desforma mais raacutepida dos tubos
e uma alta resistecircncia a sulfatos
Os tubos de concreto podem ser produzidos sem reforccedilo denominados tubos simples assim
como podem possuir reforccedilo estrutural composto por armadura ou fibras de accedilo A norma ABNT
NBR 8890 [9] classifica tubos simples de esgoto e de aacuteguas pluviais respectivamente como ES e
PS Da mesma forma a norma classifica tubos armados de esgoto e de aacuteguas pluviais
respectivamente como EA e PA Aleacutem disso a ABNT NBR 8890 [9] determina para os tubos o
encaixe macho e fecircmea assim como o encaixe ponta e bolsa como ilustra a Figura 6 Os tubos
aplicados em esgoto sanitaacuterio devem possuir junta elaacutestica e nos tubos aplicados em redes de aacuteguas
pluviais as juntas podem ser elaacutesticas ou riacutegidas
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 16
(a) (b)
Figura 6 - Semicorte longitudinal tiacutepico de tubos com encaixe (a) macho e fecircmea e (b) ponta e bolsa [9]
233 Caracterizaccedilatildeo e normatizaccedilatildeo
A capacidade de resistecircncia de tubos de concreto eacute determinada pelo ensaio de compressatildeo
diametral No Brasil este ensaio eacute regulamentado de acordo com a norma ABNT NBR 8890 [9] Para
tubos com reforccedilo convencional o ensaio de compressatildeo diametral permite determinar as cargas de
fissura e de ruptura a partir de um carregamento contiacutenuo e comparar esses resultados com os valores
miacutenimos da norma
Os resultados do ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo diametral permitem verificar a classe de
resistecircncia do tubo conforme especificado em projeto para a aplicaccedilatildeo de tubos em redes de aacuteguas
pluviais ou redes de esgoto sanitaacuterio A carga miacutenima isenta de dano corresponde agrave carga de fissura
do tubo o que permite classificar o elemento conforme a ABNT NBR 8890 [9]
A carga miacutenima de ruptura eacute a forccedila maacutexima obtida no ensaio de compressatildeo diametral e eacute
equivalente ao estado-limite uacuteltimo de ruiacutena do tubo conforme a classificaccedilatildeo da ABNT NBR 8890
[9] As cargas miacutenimas de fissura e de ruptura de tubos satildeo calculadas a partir dos respectivos valores
de carga total dividida pelo comprimento uacutetil do tubo na unidade kNm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 17
A avaliaccedilatildeo de compressatildeo diametral possui diversos meacutetodos de montagem do aparato de
ensaio Conforme Zaidler (1983 apud Figueiredo e Neto 2002) entre esses meacutetodos destacam-se
ensaio de trecircs cutelos ensaio de dois cutelos ensaio de colchatildeo de areia e ensaio de Minnesota como
ilustra Figura 7 [29]
(a) (b) (c) (d)
Figura 7 - Meacutetodos de ensaio de tubos ensaios de (a) trecircs cutelos (b) dois cutelos (c) colchatildeo de areia e (d) Minnesota
[29]
No Brasil o meacutetodo de ensaio mais aplicado eacute o de trecircs cutelos conforme recomenda a ABNT
NBR 8890 [9] Esse meacutetodo consiste no apoio do tubo em dois cutelos de madeira inferiores e no
carregamento a partir de um cutelo superior centralizado e articulado o qual pode conter cutelo de
madeira entre esse e o tubo para ajustes de altura A Figura 8 ilustra o aparato de ensaio de compressatildeo
diametral Apoacutes a ruptura dos tubos satildeo extraiacutedos testemunhos para determinar a absorccedilatildeo de aacutegua
do concreto
Figura 8 - Esquema do ensaio de compressatildeo diametral para tubo de encaixe ponta e bolsa visto que L eacute o comprimento
uacutetil do tubo [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 18
234 Limitaccedilotildees tecnoloacutegicas
Tubos de concreto compotildeem redes de sistemas enterrados nos quais a ocorrecircncia de falhas
pode gerar danos seacuterios e onerosos A ABNT NBR 8890 [9] limita o valor de absorccedilatildeo de aacutegua dos
tubos de concreto uma vez que tubos porosos podem facilitar a contaminaccedilatildeo do liacutequido no interior
dos tubos bem como podem gerar a poluiccedilatildeo do meio externo
Em vista disso eacute necessaacuterio investir no desenvolvimento tecnoloacutegico de tubos de concreto
Para tal diversos estudos foram publicados com o intuito de melhorar o desempenho de tubos de
concreto a partir da reduccedilatildeo das limitaccedilotildees do concreto de consistecircncia seca como estabilidade
volumeacutetrica e capacidade de resistir agrave esforccedilos [34]
Nesse sentido nota-se que o uso de aditivos e adiccedilotildees pode gerar melhorias para o concreto
aplicado em tubos Entre os materiais com potencial de gerar melhor desempenho do concreto
aplicado em tubos recebem destaque os aditivos
Em concretos de consistecircncia seca os aditivos contribuem para melhorar algumas
propriedades como a hidrataccedilatildeo do cimento propriedades mecacircnicas preenchimento do molde e
aspecto final dos elementos Dessa forma eacute possiacutevel reduzir a porosidade aumentar a resistecircncia
mecacircnica e a produtividade da fabricaccedilatildeo a partir do uso de aditivos [8]
A melhoria de desempenho de um tubo de concreto poderaacute acarretar no amplo ganho de
qualidade no sistema final mediante o nuacutemero de repeticcedilotildees desses elementos Agrave vista disso nota-se
a relevacircncia de diminuir limitaccedilotildees de desempenho em relaccedilatildeo ao concreto aplicado em tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 19
3 Caracterizaccedilatildeo de materiais
Neste capiacutetulo eacute apresentada a caracterizaccedilatildeo dos materiais empregados na produccedilatildeo de tubos
de concreto Os materiais analisados satildeo o cimento CP V ARI RS aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e agregados
31 Materiais
Os materiais selecionados para a campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 O
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado DRY D1 foi fornecido pela empresa Chimica Edile do
Brasil e os demais materiais foram providenciados pela empresa Fermix Tubos
Tabela 2 - Materiais selecionados para a realizaccedilatildeo da campanha experimental
Material Tipo Fornecedor
Cimento CP V ARI RS InterCement Ijaciacute
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica Embu - Mogi
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica (B0 e B1) Pau Pedra
Aditivo compensador de retraccedilatildeo Oacutexido de caacutelcio supercalcinado (DRY D1) Chimica Edile do Brasil
Aacutegua Deionizada (para pastas e argamassas) e
potaacutevel (para concretos) USJT
O cimento e o DRY D1 foram armazenados em sacos plaacutesticos vedados e mantidos em local
reservado para evitar absorccedilatildeo de aacutegua e carbonataccedilatildeo [13] Os agregados foram previamente secos
em estufa na temperatura 105 ordmC ateacute a massa constante
32 Meacutetodos de caracterizaccedilatildeo
321 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
O cimento e o aditivo foram caracterizados pela determinaccedilatildeo de suas respectivas massas
especiacuteficas utilizando o frasco de Le Chatelier e querosene segundo a ABNT NBR 16605 [32]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 20
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
A distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula foi realizada por granulometria a laser em uma
suspensatildeo em etanol absoluto no equipamento Malvern Mastersizer V363 da Malvern Instruments
Difraccedilatildeo de raios-X
A composiccedilatildeo mineraloacutegica desses compostos foi determinada por difraccedilatildeo de raios-X
(DRX) O ensaio foi realizado em um difratocircmetro PANalytical XrsquoPert PRO MPD Alpha1 em
geometria de reflexatildeo Bragg-Brentano θ2θ equipado com um detector Pixel (comprimento ativo de
3347 ordm) e uma fenda divergente fixa de 05 o
Esse equipamento opera com radiaccedilatildeo CuKα1 filtrada por Ni (λ = 15418 Aring) na voltagem de
45 kV e corrente de 40 mA Os porta-amostras eram ciliacutendricos com diacircmetro de 16 mm e
profundidade de 25 mm Foram carregados por backloading e girados a 2 rps [33]
Os difratogramas foram obtidos de 4 o2θ a 80 o2θ com passo de 0013 o2θ e 100 spasso
Foram analisados quantitativamente pelo meacutetodo de Rietveld utilizando o programa XrsquoPert
HighScore Plus com os modelos estruturais apresentados na Tabela 3 O conteuacutedo de fases amorfas
foi determinado pelo meacutetodo do padratildeo externo [33] utilizando alumina em poacute (SRM 676a NIST)
como uma referecircncia padratildeo
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Alita Ca3SiO5 Monocliacutenico 01-070-8632 94742 [34]
Belitam Ca2SiO4m Monocliacutenico 01-083-0460 79550 [35]
Belitao Ca2SiO4o Ortorrocircmbico 01-086-0399 81097 [36]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6c Cuacutebico 00-038-1429 1841 [37]
Aluminato de caacutelcio Ca3Al2O6o Ortorrocircmbico 00-032-0150 1880 [38]
Ferroaluminato de caacutelcio Ca2AlFeO5 Ortorrocircmbico 01-071-0667 9197 [39]
Gipsita CaSO42H2O Monocliacutenico 00-033-0311 151692 [40]
Sulfato de caacutelcio
hemidratado CaSO4middot05H2O Monoclinic 00-041-0224 380286 [41]
Anidrita CaSO4 Ortorrocircmbico 01-086-2270 40043 [42]
Calcita CaCO3 Romboeacutedrico 01-083-0577 79673 [43]
Dolomita CaMg(CO3)2 Trigonal 01-075-1761 31335 [44]
Oacutexido de caacutelcio CaO Cubic 00-043-1001 75785 [45]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 21
Tabela 3 - Modelos estruturais utilizados para o refinamento de Rietveld para o ensaio de DRX (continuaccedilatildeo)
Fase Foacutermula Sistema cristalino Nuacutemero PDF Coacutedigo ICSD Referecircncia
Portlandita Ca(OH)2 Romboeacutedrico 01-072-0156 15741 [46]
Etringita Ca6Al2(SO4)3
(OH)1226H2O Hexagonal 00-041-1451 155395 [47]
Monosulfoaluminato
de caacutelcio
3CaOAl2O3
CaSO412H2O Romboeacutedrico - 24461 [48]
Hemicarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
OH05CO34H2O Romboeacutedrico 00-041-0221 263124 [49]
Monocarboaluminato
de caacutelcio
Ca4Al2(OH)12
CO35H2O Tricliacutenico 01-087-0493 59327 [50]
Alumina (padratildeo) Al2O3 Romboeacutedrico 01-081-2267 73725 [51]
322 Agregados
Os agregados miuacutedo e grauacutedo foram caracterizados pela absorccedilatildeo de aacutegua respectivamente
conforme a ABNT NBR NM 30 [52] e ABNT NBR NM 53 [53] Aleacutem disso os agregados miuacutedo e
grauacutedo foram analisados pela determinaccedilatildeo da massa especiacutefica
33 Resultados e discussatildeo
331 Cimento e aditivo
Massa especiacutefica
A massa especiacutefica do cimento e do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foram 305 e
313 gcm3 respectivamente Os valores determinados estatildeo bastante proacuteximos de resultados
presentes na literatura [6] Dessa forma o valor da massa especiacutefica determinado para o aditivo se
enquadra no valor especificado pela norma ABNT NBR 11768-1 [17]
Distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula
As curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula determinadas por granulometria a laser do
cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Figura 9 A partir dessa anaacutelise foram obtidos os
resultados apresentados na Tabela 4 Observa-se que o cimento CP V ARI RS apresenta distribuiccedilatildeo
de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 22
Figura 9 - Curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula do cimento CP V ARI RS e aditivo
Tabela 4 - Diacircmetros das partiacuteculas de cimento e aditivo obtidos por granulometria a laser
Diacircmetro Cimento Aditivo
d10 (microm) 380 56
d50 (microm) 136 191
d90 (microm) 342 1080
Difraccedilatildeo de raios-X
As composiccedilotildees mineraloacutegicas do cimento e do aditivo estatildeo apresentadas na Tabela 5 e na
Tabela 6 respectivamente As fases encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo de acordo com a
literatura teacutecnica [2354] O aditivo apresentou quantidade de oacutexido de caacutelcio de 90 predominante
em relaccedilatildeo agrave outras composiccedilotildees como hidroacutexido de caacutelcio calcita e dolomita De acordo com esses
resultados o aditivo estaacute de acordo com o prescrito na norma ABNT NBR 11768-1 [17]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 23
Tabela 5 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do cimento CP V ARI RS por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 589
C2S 114
C3Ac 58
C3Ao 21
C4AF 79
Ca(OH)2 12
CaCO3 27
CaSO405H2O 68
CaSO4 17
SiO2 15
Soma total 1000
Tabela 6 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica do aditivo por DRX
Fase Quantidade ( em massa)
CaO 905
MgO 03
Ca(OH)2 52
CaCO3 15
CaMg(CO3)2 26
Soma total 1000
332 Agregados
A absorccedilatildeo de aacutegua e a massa especiacutefica dos agregados miuacutedo e grauacutedo estatildeo apresentados na
Tabela 7 A caracterizaccedilatildeo dos agregados forneceu resultados que contribuem com a seleccedilatildeo de
materiais adequados para a produccedilatildeo de tubos de concreto e auxilia a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 24
Tabela 7 - Anaacutelise de agregados
Item Agregado miuacutedo Agregado grauacutedo B0 Agregado grauacutedo B1
Absorccedilatildeo de aacutegua () 295 084 036
Massa especiacutefica (gcm3) 278 281 289
34 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisados os materiais empregados no estudo para a realizaccedilatildeo da
campanha experimental Os materiais analisados satildeo o cimento o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado e os agregados Para tal foram realizados os ensaios de massa especiacutefica distribuiccedilatildeo
do tamanho de partiacutecula e difraccedilatildeo de raios-X
A partir dos resultados de massa especiacutefica nota-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado estaacute conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] e estudos anteriores [6]
Observa-se a partir das curvas de distribuiccedilatildeo do tamanho de partiacutecula que o cimento CP V ARI RS
apresenta distribuiccedilatildeo de tamanho de partiacutecula mais fina que o aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado
Conforme a anaacutelise obtida do ensaio de difraccedilatildeo de raios-X observa-se que o aditivo
composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com os paracircmetros da ABNT NBR
11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G Conforme o ensaio as fases
encontradas no cimento CP V ARI RS estatildeo conforme a bibliografia [2354]
A partir da anaacutelise dos agregados obteve-se resultados de absorccedilatildeo de aacutegua e massa especiacutefica
com o objetivo de fornecer paracircmetros para a seleccedilatildeo de agregados utilizados na produccedilatildeo de tubos
de concreto e facilitar a reproduccedilatildeo da pesquisa
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 25
4 Anaacutelise da influecircncia do aditivo na cineacutetica e nos mecanismos de hidrataccedilatildeo
No capiacutetulo em questatildeo eacute apresentado o procedimento experimental empregado para analisar
a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na cineacutetica e nos mecanismos de
hidrataccedilatildeo do CP V ARI RS Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de calorimetria
isoteacutermica de DRX e de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV)
41 Materiais
Os materiais utilizados nessa parte da campanha experimental foram o cimento CP V ARI RS
o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e aacutegua deionizada conforme descrito no item
31
42 Dosagem e preparaccedilatildeo de pastas de cimento
As pastas foram produzidas com uma relaccedilatildeo aacuteguacimento (ac) fixa igual a 045 conforme
o usual para tubos de concreto Os teores de aditivo selecionados foram de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento ( smc) conforme recomendaccedilatildeo do fabricante
Aleacutem disso para a relaccedilatildeo ac de 045 foi produzida uma pasta somente com o aditivo e aacutegua
bem como foi produzida uma pasta com o cimento e aacutegua consideradas como as amostras de
referecircncia para anaacutelise comparativa
Para a produccedilatildeo de cada amostra 200 g de pasta foram preparadas pela preacute-mistura de cimento
e aditivo seguido da adiccedilatildeo de aacutegua e homogeneizaccedilatildeo por 1 min usando um agitador IKA RW 20
acoplado a um eixo R1342 de 4 lacircminas a 1500 rpm
Apoacutes esse tempo o agitador foi desligado e as paredes internas do recipiente foram limpas
durante 30 s com uma espaacutetula Entatildeo a pasta foi homogeneizada novamente por 1 min a 1500 rpm
no agitador Concluiacutedo o processo de mistura a pasta foi destinada para o ensaio correspondente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 26
43 Meacutetodos
431 Calorimetria isoteacutermica
Calorimetria isoteacutermica foi realizada a 23 ordmC durante 24 h com 87 g de pasta de cimento
utilizando um caloriacutemetro isoteacutermico TAMAir (TA Instruments) de 8 canais Esse ensaio foi
realizado para analisar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo
As pastas analisadas foram a referecircncia (sem aditivo) e as pastas contendo 10 20 30 40
50 e 60 de aditivo sobre a massa de cimento Aleacutem disso foi feita uma pasta apenas contendo
aditivo e aacutegua na relaccedilatildeo 10 045 em massa para anaacutelise comparativa
432 DRX
A DRX foi utilizada para determinar a composiccedilatildeo das pastas de cimento com 24 h de
hidrataccedilatildeo utilizando o procedimento descrito no item 321 Foram utilizadas as pastas de cimento
produzidas com 3 e 5 de aditivo bem como a pasta de referecircncia sem aditivo A hidrataccedilatildeo das
pastas foi paralisada 24 h apoacutes sua preparaccedilatildeo pelo meacutetodo da troca de solvente [55] Esse meacutetodo
foi empregado porque natildeo afeta a estabilidade e a cristalinidade de aluminatos hidratados [55]
O procedimento de troca de solvente consiste em 6 passos primeiramente a pasta foi imersa
em isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) por 1 h a -4 ordmC Em segundo lugar o solvente foi
substituiacutedo por um novo volume de isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 10) e a pasta foi mantida
imersa por 1 h a -4 ordmC Em terceiro lugar o solvente foi substituiacutedo por um novo volume de
isopropanol (razatildeo solventepasta igual a 50) e a imersatildeo ocorreu por 24 h a -4 ordmC
Apoacutes essa etapa o isopropanol foi substituiacutedo por eacuteter dietiacutelico (razatildeo solventepasta igual a
25) e a pasta foi mantida imersa por 24 h a -4 ordmC Em seguida o solvente foi removido e a amostra
foi seca por 30 min a 40 ordmC Finalmente a pasta foi moiacuteda em moinho de aacutegata ateacute atingir tamanho
maacuteximo de partiacutecula igual a 63 microm
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 27
433 MEV
Microscopia Eletrocircnica de Varredura foi realizada para analisar a microestrutura das pastas
de cimento com aditivos na idade de 24 h Foram ensaiadas as mesmas amostras utilizadas para DRX
em idade especiacutefica Os ensaios foram executados em um microscoacutepio modelo Quanta FEG 650 na
voltagem de 20 kV A superfiacutecie analisada foi a de fratura recobertas com carbono A morfologia
dos hidratos precipitados foi avaliada por feixe de eleacutetrons secundaacuterios e sua composiccedilatildeo quiacutemica foi
avaliada por espectroscopia de raios-X por dispersatildeo de energia (EDS)
44 Resultados e discussatildeo
441 Calorimetria isoteacutermica
As curvas de fluxo de calor estatildeo apresentadas na Figura 10 e na Figura 11 Os pontos
caracteriacutesticos das curvas de fluxo de calor foram determinados seguindo o procedimento de Salvador
et al [56] e estatildeo na Tabela 8 As conclusotildees derivadas dessa anaacutelise estatildeo apresentadas
subsequentemente
Figura 10 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 1 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100
aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 28
Figura 11 - Curvas de fluxo de calor de pastas de 0 a 24 h para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta 100 aditivo
Tabela 8 - Anaacutelise das curvas de fluxo calor obtidas para amostras de pastas cimentiacutecias e a pasta com 100 aditivo de
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Pasta teor de
aditivo ( smc)
Periacuteodo de
induccedilatildeo (h)
Taxa de reaccedilatildeo
do pico principal
(mWgh)
Fluxo de calor
maacuteximo (mWg)
Energia liberada
no pico principal
(Jg)
Energia
liberada ateacute
24 h (Jg)
00 1396 105 574 3844 3170
10 1238 124 624 4024 3456
20 1257 113 616 4074 3437
30 1069 125 655 4202 3630
40 1115 121 643 4276 3594
50 983 131 699 4396 3833
60 974 129 705 4482 3872
Na Figura 10 observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua gera um intenso pico de liberaccedilatildeo
de calor A hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica
Essa reaccedilatildeo eacute raacutepida e termina aproximadamente 1 h apoacutes a mistura do aditivo com aacutegua Na Figura
11 eacute possiacutevel verificar que natildeo ocorrem reaccedilotildees quiacutemicas nessa pasta ateacute 24 h
A partir da anaacutelise das curvas de pastas de cimento com diferentes teores de aditivo na Figura
11 observa-se que a inclusatildeo do aditivo na pasta acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo Quanto
maior o teor de aditivo adicionado menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior
a intensidade do pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
Tal fato eacute devido agrave promoccedilatildeo da formaccedilatildeo e da precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz [6]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 29
Tais fatos ocorrem porque a inclusatildeo de aditivos contendo caacutelcio e a adiccedilatildeo de hidroacutexido de
caacutelcio em sistemas cimentiacutecios contribuem para aumentar a concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ em soluccedilatildeo
fazendo com que o meio liacutequido atinja a supersaturaccedilatildeo mais rapidamente [7]
Como o final do periacuteodo de induccedilatildeo e o iniacutecio do processo de aceleraccedilatildeo dependem da
supersaturaccedilatildeo da soluccedilatildeo com Ca2+ a inclusatildeo de aditivo acelera os processos de hidrataccedilatildeo [23]
Com isso eacute possiacutevel concluir que o aditivo acelera o endurecimento da pasta e pode conferir aumento
de resistecircncia mecacircnica da matriz cimentiacutecia Tais resultados estatildeo coerentes com os encontrados na
literatura [67]
Ainda a partir da anaacutelise da Figura 11 foram selecionadas as dosagens de aditivo de 30 e 50
sobre a massa de cimento que foram utilizadas nas etapas seguintes da campanha experimental
Esses teores receberam destaque pois satildeo valores intermediaacuterios que apresentaram resultados de taxa
de reaccedilatildeo do pico principal maiores em relaccedilatildeo aos demais teores adjacentes
442 DRX
A Tabela 9 apresenta a composiccedilatildeo mineraloacutegica obtidas a partir da anaacutelise de DRX para
pastas de cimento com 24 h de hidrataccedilatildeo As amostras analisadas foram sem aditivo e com 3 e 5
de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Tabela 9 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas de cimento obtidas por DRX para amostras de pastas cimentiacutecias sem
aditivo e pasta com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Amostra 24 h Sem aditivo 3 de aditivo 5 de aditivo
Fase Quantidade ( em massa)
C3S 313 269 258
C2S 60 55 54
C3A 47 49 49
C4AF 31 36 36
CaCO3 59 58 58
Etringita 138 136 136
Ca(OH)2 151 183 178
Fases amorfas 199 213 231
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 30
A partir da anaacutelise de DRX nota-se que as amostras com aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado possuem maior presenccedila de portlandita O emprego de 3 e 5 de aditivo aumentou
o teor de portlandita em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 212 e 179 Desse modo
observa-se que os resultados da anaacutelise de DRX estatildeo conforme observado na bibliografia pois a
reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz de gerar portlandita [6]
Ao analisar os resultados do ensaio de DRX observa-se que as amostras com o aditivo
possuem maior teor de fases amorfas As amostras com 3 e 5 de aditivo apresentaram aumento
do teor de fases amorfas em relaccedilatildeo agrave pasta sem aditivo respectivamente de 70 e 161 Nota-se
que esse fato estaacute relacionado agrave presenccedila de C-S-H nas amostras e os resultados estatildeo conforme a
bibliografia pois a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio pode acelerar a precipitaccedilatildeo do gel de C-S-H em
matrizes cimentiacutecias [67]
443 MEV
As imagens obtidas por MEV das amostras sem o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
com 3 e 5 de aditivo satildeo mostradas na Figura 12b
A partir da comparaccedilatildeo entre a Figura 13a e Figura 13b nota-se que a amostra com 3 de
aditivo apresenta maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e gel de C-S-H Ainda em relaccedilatildeo agrave Figura
13a e Figura 13c observa-se maior presenccedila de gel de C-S-H na amostra com 5 de aditivo Desse
modo a partir da anaacutelise visual das Figuras nota-se que as pastas com aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado podem apresentar maior presenccedila de gel de C-S-H como observado na literatura [14]
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 31
(a)
(b)
(c)
Figura 12 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 32
(a)
(b)
(c)
Figura 13 - Imagens obtidas por MEV de pastas cimentiacutecias para as amostras (a) sem aditivo (b) com 3 de aditivo e
(c) 5 de aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 33
Dessa forma a anaacutelise dos resultados de MEV estaacute de acordo com o observado nos ensaios
anteriores principalmente em relaccedilatildeo agrave anaacutelise de calorimetria isoteacutermica na qual observou-se que os
aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio satildeo capazes de gerar a aceleraccedilatildeo dos processos de hidrataccedilatildeo
e consequentemente a precipitaccedilatildeo de produtos de hidrataccedilatildeo como o gel de C-S-H [23] Aleacutem
disso essa anaacutelise estaacute conforme a bibliografia uma vez que a reaccedilatildeo de hidrataccedilatildeo do aditivo eacute capaz
de gerar hidroacutexido de caacutelcio [6]
45 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de pastas cimentiacutecias baseadas nos ensaios de
calorimetria isoteacutermica DRX e MEV O ensaio de calorimetria isoteacutermica analisou pastas cimentiacutecias
com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nos teores de 10 20 30 40 50 e 60
sobre a massa de cimento Ainda o ensaio analisou uma amostra de pasta cimentiacutecia sem o aditivo e
uma pasta composta somente do aditivo
A partir dos resultados de calorimetria isoteacutermica observa-se que a reaccedilatildeo do aditivo com aacutegua
gera um intenso pico de liberaccedilatildeo de calor uma vez que a hidrataccedilatildeo do oacutexido de caacutelcio gerando
hidroacutexido de caacutelcio eacute potencialmente exoteacutermica Ainda observa-se que conforme ocorre o aumento
o teor do aditivo menor eacute o tempo de induccedilatildeo maior a velocidade de reaccedilatildeo maior a intensidade do
pico principal de hidrataccedilatildeo e maior a energia liberada pelos processos de hidrataccedilatildeo
As anaacutelises de DRX e MEV foram realizadas para as amostras de pastas sem aditivo e com
3 e 5 do aditivo Nota-se a partir da anaacutelise de DRX que o uso do aditivo aumentou o teor de
portlandita e de fases amorfas correspondentes ao teor de C-S-H conforme a bibliografia [67]
Observa-se na anaacutelise de MEV que o aditivo natildeo alterou de forma significativa a
microestrutura da pasta cimentiacutecia pois as amostras possuem deposiccedilatildeo de produto similares
Entretanto nota-se que a amostra com 3 de aditivo apresenta maior presenccedila de portlandita e gel
de C-S-H Aleacutem disso nota-se na amostra com 5 de aditivo maior presenccedila de gel de C-S-H
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 34
5 Caracterizaccedilatildeo da estabilidade dimensional de argamassas
Com o objetivo de caracterizar o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi
realizado o ensaio de variaccedilatildeo dimensional Este ensaio eacute caracteriacutestico para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo uma vez que permite determinar a influecircncia do aditivo na expansatildeo de matrizes
cimentiacutecias conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17]
51 Composiccedilatildeo e preparo de argamassas
A fim de permitir a moldagem dos corpos de prova para o ensaio de determinaccedilatildeo da variaccedilatildeo
dimensional a dosagem de concreto consistecircncia seca foi adaptada para uma argamassa de
consistecircncia plaacutestica Esta alteraccedilatildeo foi necessaacuteria pois os moldes do ensaio possuem pinos metaacutelicos
rosqueados em seu interior os quais natildeo podem sofrer os deslocamentos gerados durante o processo
de moldagem de concretos de consistecircncia seca
A adaptaccedilatildeo da dosagem de concreto para a argamassa foi realizada de forma experimental
mantendo-se fixa a quantidade de cimento e a relaccedilatildeo aacuteguacimento aplicada na dosagem do concreto
Por outro lado a quantidade de agregado miuacutedo foi reduzida em 234 e o agregado grauacutedo foi
retitado da dosagem com o objetivo de garantir uma argamassa de consistecircncia plaacutestica conforme
apresentado na Tabela 10 O aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi empregado nas dosagens
de 3 e 5 sobre a massa de cimento
Tabela 10 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de argamassa
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 86728 271
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
As argamassas foram preparadas em argamassadeira orbital marca Perfecta Curitiba com
capacidade de 20 L com a preacute-mistura do cimento e do aditivo por 30 s a 136 rpm adiccedilatildeo e mistura
da aacutegua por 60 s a 281 rpm e adiccedilatildeo e mistura da areia por 90 s a 281 rpm
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 35
52 Meacutetodos
Imediatamente apoacutes a finalizaccedilatildeo da mistura corpos de prova prismaacuteticos 75 mm x 75 mm x
285 mm (largura x altura x comprimento) foram moldados segundo a norma ABNT NBR 16834 [57]
O processo de cura dos corpos de prova foi realizado conforme determinado por Nunes et al [15]
com o objetivo de simular a cura usual de tubos de concreto
Os autores propuseram a adaptaccedilatildeo da norma ASTM C 157 [19] que consiste na seguinte
metodologia imediatamente apoacutes a moldagem dos corpos de prova estes foram recobertos por papel
filme e colocados em cacircmara uacutemida depois de 1 dia os corpos de prova foram retirados da cacircmara
uacutemida e desformados
A primeira leitura da variaccedilatildeo dimensional foi realizada conforme o procedimento da norma
ABNT NBR 16834 [57] mantendo-se a posiccedilatildeo do corpo de prova de acordo com a indicaccedilatildeo de
seta como mostra a Tabela 14 Em seguida os corpos de prova foram mantidos na cacircmara seca ateacute a
leitura de 180 dias
Figura 14 - Aparato para determinaccedilatildeo para o ensaio de variaccedilatildeo dimensional A seta azul indica a posiccedilatildeo do corpo de
prova durante o ensaio
53 Resultados e discussatildeo
Os resultados obtidos na anaacutelise de variaccedilatildeo dimensional estatildeo apresentados na Figura 15
Observa-se que houve uma reduccedilatildeo da retraccedilatildeo nas amostras com aditivos em relaccedilatildeo agrave amostra
referecircncia sem aditivo Assim argamassas produzidas com o aditivo apresentaram maior estabilidade
volumeacutetrica quando comparadas agraves argamassas referecircncia
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 36
Figura 15 - Resultados de variaccedilatildeo dimensional por idade de argamassas para amostras sem aditivo com 3 de aditivo
e 5 de aditivo
A amostra referecircncia apresentou variaccedilatildeo dimensional de -0089 A reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos
28 dias de idade de ensaio foi de 337 e 787 com o emprego de 3 e 5 de aditivo sobre a massa
de cimento com resultados de variaccedilatildeo dimensional respectivamente de -0086 e -0082
Desse modo para a amostra com 5 de aditivo a reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade eacute
maior que o miacutenimo de 5 determinado para caracterizar o aditivo compensador de retraccedilatildeo
conforme a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Observa-se que a maior reduccedilatildeo do valor de variaccedilatildeo dimensional foi de 0008 para 7 dias
a partir da comparaccedilatildeo entre a argamassa referecircncia e a argamassa com 5 de aditivo A reduccedilatildeo de
variaccedilatildeo dimensional foi similar entre as leituras a partir de 7 dias
De acordo com o observado no item 42 a inclusatildeo do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado em matrizes cimentiacutecias aumenta a quantidade de portlandita disponiacutevel Os cristais
de portlandita exercem uma pressatildeo durante a sua formaccedilatildeo o que gera uma reaccedilatildeo expansiva Assim
o uso do aditivo compensa a retraccedilatildeo por secagem e a retraccedilatildeo autoacutegena da matriz cimentiacutecia
54 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi avaliada a variaccedilatildeo dimensional de amostras de argamassa sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Observa-se que nas amostras
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 37
com 3 e 5 de aditivo houve reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias de idade respectivamente de 337 e
787 em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo As amostras apresentaram comportamento similar ao longo
do ensaio realizado ateacute 180 dias
A amostra com 5 de aditivo apresentou reduccedilatildeo de retraccedilatildeo aos 28 dias em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo conforme determina a ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores
de retraccedilatildeo tipo G Desse modo nota-se que argamassas produzidas com o aditivo possuem maior
estabilidade volumeacutetrica
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 38
6 Produccedilatildeo de concreto em laboratoacuterio
Concretos foram produzidos em laboratoacuterio com o propoacutesito de avaliar a influecircncia do uso
do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado nestas amostras Para tal foram realizados os ensaios de
resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As amostras
de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado
assim como a amostra sem aditivo
61 Composiccedilatildeo e preparo de concretos
A fim de analisar a aplicaccedilatildeo do aditivo compensador de retraccedilatildeo em tubos de concreto optou-
se por utilizar uma dosagem de concreto normalmente empregada para a fabricaccedilatildeo de tubos Esse
concreto caracteriza-se por uma consistecircncia seca pois os tubos satildeo moldados por vibro-compactaccedilatildeo
e os moldes satildeo removidos aproximadamente 5 min apoacutes sua moldagem
A dosagem de concreto utilizada estaacute descrita na Tabela 11 desenvolvida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica Foram utilizados os
materiais descritos no capiacutetulo 3
Tabela 11 - Dosagem de materiais para produccedilatildeo de 1 m3 de concreto para fabricaccedilatildeo de tubos
Material Tipo Dosagem (kgm3) Traccedilo unitaacuterio em massa
Cimento CP V ARI RS 3100 100
Agregado miuacutedo Areia artificial graniacutetica 11315 365
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B0 2263 073
Agregado grauacutedo Brita graniacutetica B1 5301 171
Aacutegua Potaacutevel 1457 047
Observa-se que a dosagem de concreto em questatildeo possui relaccedilatildeo aacuteguacimento inferior agrave
050 conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos destinados agrave redes de aacutegua pluvial Aleacutem
disso o traccedilo de concreto possui um teor de argamassa igual a 656 conforme meacutetodo do IPT
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 39
(1+teor de agregado miuacutedo por quilograma de cimento 1+ teor de agregado total por quilograma de
cimento) [3031]
O teor de argamassa utilizado eacute aproximadamente 20 superior ao teor em concretos
convencionais para garantir melhor acabamento superficial do tubo e o recobrimento adequado das
armaduras utilizadas para reforccedilo do elemento
Os concretos selecionados para anaacutelise foram o de referecircncia (sem aditivo) e contendo 3 e
5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado sobre a massa de cimento Lotes de 25 L
foram produzidos em betoneira estacionaacuteria de 50 L eixo vertical e mistura forccedilada conforme
determina a ABNT NBR 12821 [58] O procedimento de mistura pode ser visto na Figura 16a
(a) (b) (c)
Figura 16 - Produccedilatildeo dos corpos de prova de concreto (a) mistura dos materiais na betoneira (b) preenchimento do
molde com 1 camada de concreto (c) aplicaccedilatildeo de energia com o soquete para compactaccedilatildeo do concreto
Imediatamente apoacutes a mistura do concreto foram moldados corpos de prova ciliacutendricos na
dimensatildeo de 100 mm de diacircmetro por 200 mm de altura A moldagem dos corpos de prova foi
realizada com o auxiacutelio de soquete metaacutelico dotado de guia para aplicaccedilatildeo de energia conforme
descreve a ABNT NBR 7182 [59]
O processo de moldagem dos corpos de prova estaacute apresentado nas Figura 16b e Figura 16c
Os corpos de prova foram desmoldados 24 h apoacutes a moldagem cobertos com lona plaacutestica e mantidos
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 40
no laboratoacuterio em condiccedilotildees de temperatura e umidade respectivamente de 23plusmn1 ordmC e 58plusmn2 de ateacute
a data de realizaccedilatildeo dos ensaios
62 Meacutetodos de ensaio para avaliaccedilatildeo de concretos
621 Resistecircncia agrave compressatildeo
O ensaio de resistecircncia agrave compressatildeo tem o intuito de verificar a influecircncia do uso do aditivo
na resistecircncia mecacircnica de concretos O ensaio foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de
100 mm de diacircmetro e 200 mm de altura retificados nas idades de 1 3 e 28 dias Foi utilizada uma
prensa universal TONI PACT 3000 de 100 tf A velocidade de aplicaccedilatildeo de pressatildeo foi igual a 045
MPas seguindo as recomendaccedilotildees da ABNT NBR 5739 [60]
622 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
O ensaio tem o intuito de verificar a influecircncia do aditivo na porosidade acessiacutevel agrave aacutegua da
matriz Este foi realizado com 3 corpos de prova ciliacutendricos de 100 mm de diacircmetro e 200 mm de
altura para a idade de 28 dias seguindo a ABNT NBR 9778 [61]
Os corpos de prova foram imersos em aacutegua por 3 dias e sua massa saturada foi determinada
Entatildeo foram secos a 60 oC por 3 dias e sua massa seca foi medida A absorccedilatildeo de aacutegua foi calculada
pela diferenccedila entre a massa saturada e seca em valores porcentuais em relaccedilatildeo agrave massa seca
63 Resultados e discussatildeo
631 Resistecircncia agrave compressatildeo
A Tabela 12 resume os resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo dos concretos com o
desvio padratildeo e anaacutelise de variacircncia ldquoAnovardquo de cada medida Observa-se clara influecircncia do aditivo
compensador de retraccedilatildeo no aumento de resistecircncia mecacircnica do concreto em relaccedilatildeo agrave referecircncia
A amostra com 5 de aditivo apresentou maior resistecircncia agrave compressatildeo em todas as idades
analisadas
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 41
A partir da anaacutelise da Tabela 12 em relaccedilatildeo agrave Anova com uma confiabilidade de 95 obteve-
se o valor de ldquoprdquo inferior a 005 (5) para as amostras nas idades de ensaio de 1 3 e 28 dias Assim
observa-se que a diferenccedila entre as amostras referecircncia com 30 de aditivo e com 50 de aditivo
satildeo estatisticamente significativas para as trecircs idades de ensaio analisadas
Tabela 12 - Resultados meacutedios de resistecircncia agrave compressatildeo nas diferentes idades
Amostra fcm1 (MPa) fcm3 (MPa) fcm28 (MPa)
Sem aditivo 119 plusmn 056 149 plusmn 015 181 plusmn 078
30 de aditivo 130 plusmn 040 187 plusmn 051 197 plusmn 064
50 de aditivo 140 plusmn 050 196 plusmn 035 209 plusmn 028
Anova 00057 00019 00306
p
Concretos produzidos com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agrave compressatildeo que o
concreto referecircncia em todas as idades analisadas Empregando 3 de aditivo a resistecircncia agrave
compressatildeo aumenta 92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente Concretos
produzidos com 5 do aditivo apresentaram valores de resistecircncia a compressatildeo 177 315 e 157
superiores ao concreto referecircncia nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente
Conforme observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica o aditivo compensador de
retraccedilatildeo contribui para acelerar a cineacutetica de hidrataccedilatildeo do cimento o que eacute capaz de aumentar o
preenchimento dos poros da matriz cimentiacutecia Assim essa aceleraccedilatildeo contribui para aumentar a
velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso o emprego do aditivo promove
aumento na resistecircncia agrave compressatildeo do concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 42
632 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura para
concretos na idade de 28 dias estatildeo apresentados na Figura 17 com o desvio padratildeo de cada resultado
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios
51 e 67 inferiores em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo Empregando 5 do aditivo a absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios diminuiacuteram 80 e 90 respectivamente
Figura 17 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura obtidos de amostras sem
aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Os resultados do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura estatildeo
de acordo com o observado nos resultados de calorimetria isoteacutermica e resistecircncias agrave compressatildeo
pois o uso do aditivo promove o preenchimento dos poros de elementos cimentiacutecios
64 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram analisadas amostras de concreto produzidas em laboratoacuterio para os
ensaios de resistecircncia agrave compressatildeo e absorccedilatildeo de aacutegua apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios As
amostras de concreto analisadas foram as contendo 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado comparadas em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 43
Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram ganho de resistecircncia agrave compressatildeo de
92 255 e 88 nas idades de 1 3 e 28 dias respectivamente A amostra com 5 de aditivo
apresentou aumento de valores de resistecircncia agrave compressatildeo de 177 315 e 157 nas idades de 1 3
e 28 dias respectivamente em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A anaacutelise ldquoAnovardquo foi aplicada entre as amostras e comprovou a significacircncia dos resultados
para as trecircs idades de ensaio analisadas
Os resultados obtidos a partir do ensaio de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e
fervura apresentam valores menores para as amostras com o aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra sem
aditivo Entretanto os resultados obtidos natildeo possuem diferenccedila significativa entre as amostras
analisadas o que prejudica a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas do concreto
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 44
7 Produccedilatildeo de tubos de concreto
Neste capiacutetulo eacute apresentado o processo de produccedilatildeo de tubos de concreto com o objetivo de
analisar a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado nas propriedades fiacutesicas e
mecacircnicas desses elementos Os resultados do estudo compreendem tubos utilizados em redes de
aacutegua pluviais e esgoto sanitaacuterio Para tal satildeo analisados e discutidos os ensaios de compressatildeo
diametral e absorccedilatildeo de aacutegua por imersatildeo e fervura
71 Composiccedilatildeo de tubos de concreto
Os materiais aplicados nessa parte da campanha experimental estatildeo descritos na Tabela 2 e
no item 31 A dosagem utilizada para a produccedilatildeo de tubos de concreto foi fornecida pela empresa
Fermix Tubos para fabricar tubos tipo PA-2 com reforccedilo de armadura metaacutelica conforme descrito na
Tabela 11 e no item 61 Optou-se pela produccedilatildeo dessa categoria de tubos pois satildeo amplamente
utilizados no Brasil
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto foram usadas as dosagens de amostras sem aditivo e
com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Assim foram produzidas trecircs
misturas diferentes conforme a amostra com trecircs tubos de concreto para cada amostra
72 Descriccedilatildeo dos tubos
Os tubos de concreto produzidos nesse estudo tinham diacircmetro nominal de 1000 mm como
ilustra a Figura 18 O diacircmetro nominal de 1000 mm foi selecionado com o objetivo de facilitar o
processo de produccedilatildeo uma vez que a faacutebrica manteacutem o conjunto de peccedilas e de armaduras disponiacuteveis
para este diacircmetro devido sua ampla utilizaccedilatildeo O volume estimado de cada tubo de concreto eacute de
05292 m3
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 45
Figura 18 - Principais dimensotildees (em mm) de tubos de concreto PA2 produzidos
Estudos com tubos de concreto com diacircmetro nominal de 1000 mm satildeo encontrados na
bibliografia [3] Os tubos satildeo classificados como PA2 a partir da classe de resistecircncia destinados
para atender o transporte de aacuteguas pluviais conforme a norma ABNT NBR 8890 [9] O reforccedilo
estrutural com armadura foi idecircntico para todos os tubos produzidos conforme o modelo padratildeo da
faacutebrica para tubos PA2 A composiccedilatildeo deste reforccedilo foi determinada conforme a ABNT NBR 8890
[9]
Aleacutem disso para manter o padratildeo de produccedilatildeo os tubos foram moldados a partir do
procedimento de produccedilatildeo da faacutebrica Dessa forma os materiais foram provenientes da mesma fonte
os tubos foram moldados no mesmo dia de forma subsequente e a partir dos mesmos equipamentos
e matildeo de obra Os materiais e dosagens empregados satildeo conforme o descrito no item 61
73 Processo de produccedilatildeo de tubos de concreto
Em primeiro lugar o accedilo foi cortado e a armadura foi previamente montada na Fermix Tubos
por uma equipe especializada Posteriormente a armadura foi fixada no interior do molde do tubo de
concreto com o auxiacutelio de um anel como mostra a Figura 19a Em seguida o conjunto (molde e
armadura) foi transportado para o interior da maacutequina de vibro-compressatildeo com o auxiacutelio do sistema
de pontes rolantes como apresenta a Figura 19b
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 46
(a) (b)
Figura 19 - Montagem do conjunto molde e armadura para fabricaccedilatildeo de tubos de concreto (a) fixaccedilatildeo da armadura no
molde (b) transporte do conjunto para a maacutequina de vibro-compressatildeo
Apoacutes o posicionamento correto do molde foi iniciada a produccedilatildeo de concreto Para tal foi
utilizada a maacutequina disponiacutevel na faacutebrica do modelo VRF e marca Menegotti A primeira etapa do
processo automaacutetico de produccedilatildeo do concreto consiste no lanccedilamento do cimento no misturador
como mostra a Figura 20
Figura 20 - Lanccedilamento do cimento no misturador para a produccedilatildeo do concreto para tubos
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 47
A segunda etapa do processo consiste no lanccedilamento de agregados no misturador a partir da
esteira como apresenta a Figura 21a O processo de mistura dos materiais foi de 150 s para a
produccedilatildeo de 1 m3 de concreto Previamente o aditivo compensador de retraccedilatildeo foi pesado
manualmente a partir de balanccedila eletrocircnica portaacutetil e foi colocado no misturador por um operador
no iniacutecio da mistura como mostra a Figura 21b
(a) (b)
Figura 21 - Processo de produccedilatildeo do concreto para tubos (a) transporte de agregados na esteira (b) lanccedilamento direto
do aditivo no misturador
Em seguida o concreto foi lanccedilado diretamente no equipamento de vibro-compressatildeo a partir
de esteiras automaacuteticas como apresenta a Figura 22a Por fim o procedimento de compactaccedilatildeo da
ponta do tubo de concreto apoacutes o preenchimento total do molde foi realizado a partir de anel
giratoacuterio Apoacutes a compactaccedilatildeo do concreto o conjunto (tubo de concreto no interior do molde) foi
imediatamente transportado para o piso para a retirada do molde com o auxiacutelio do sistema de pontes
rolantes como mostram as Figura 22b e Figura 22c
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 48
(a) (b) (c)
Figura 22 - Processo de moldagem do tubo de concreto (a) lanccedilamento do concreto no molde metaacutelico (b) e (c)
retirada do molde do tubo
Observou-se que durante o processo de produccedilatildeo dos tubos com 3 de aditivo a consistecircncia
do concreto desses tubos foi similar em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Por outro lado observou-se
que o processo de produccedilatildeo dos tubos com 5 de aditivo apresentou um concreto mais consistente
durante a moldagem em relaccedilatildeo ao tubo de referecircncia
Dessa forma foi possiacutevel a moldagem de todos os tubos sem a adiccedilatildeo de aacutegua em relaccedilatildeo agrave
dosagem prevista O uso da mesma dosagem para todos os tubos permite comparar de forma efetiva
o efeito do aditivo nas amostras em questatildeo
Apoacutes a retirada dos moldes os tubos receberam acabamento final realizado por um operador
com o uso de desempenadeira e broxa plaacutesticas como mostra a Figura 23a Assim o tubo de concreto
foi coberto com lona plaacutestica por dois dias para evitar a perda de aacutegua como mostra a Figura 23b
Os tubos foram mantidos em local coberto e expostos ao ar ateacute a realizaccedilatildeo dos ensaios
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 49
(a) (b)
Figura 23 - Produccedilatildeo de tubos de concreto (a) acabamento final com auxiacutelio de desempenadeira e (b) cobertura do tubo
com lona plaacutestica apoacutes o acabamento
74 Meacutetodos
741 Compressatildeo diametral
A anaacutelise de compressatildeo diametral permite determinar a influecircncia do aditivo nas
propriedades mecacircnicas dos tubos de concreto de acordo com a ABNT NBR 8890 [9] O ensaio de
compressatildeo diametral foi realizado na Fermix Tubos a partir do meacutetodo de trecircs cutelos com a maacutequina
da marca Kratus e com ceacutelula de carga de 60 ton A velocidade de aplicaccedilatildeo de carga durante o ensaio
foi igual a 20 kNmin como recomenda a ABNT NBR 8890 [9]
Neste meacutetodo de ensaio o tubo de concreto foi apoiado em dois cutelos de madeira inferiores
separados em 20 cm e um cutelo de madeira superior centralizado acoplado ao equipamento
articulado O deslocamento vertical foi medido no ensaio conforme o deslocamento do pistatildeo como
mostra a Figura 24a e Figura 24b
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 50
(a) (b)
Figura 24 - Ensaio de compressatildeo diametral para tubo de concreto (a) tubo posicionado na maacutequina de ensaio com
painel de controle e (b) destaque para o apoio de trecircs cutelos
742 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
A influecircncia do aditivo nos tubos de concreto foi determinada conforme a ABNT NBR 9778
[61] Para tal foram extraiacutedos 3 testemunhos de cada conjunto de tubos de concreto em torno de 1
kg cada como determina a ABNT NBR 8890 [9] Os corpos de prova foram analisados em relaccedilatildeo agrave
absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios apoacutes saturaccedilatildeo e fervura conforme descrito no item 622
75 Resultados
751 Compressatildeo diametral
A Figura 25a apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra sem aditivo Observa-se que os trecircs tubos apresentaram comportamento
diferente ao longo de todo deslocamento principalmente os tubos ldquosem aditivo 2rdquo e ldquosem aditivo 3rdquo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 51
(a)
(b)
(c)
Figura 25 - Resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto (a) amostra sem aditivo (b) amostra com 3
de aditivo e (c) amostra com 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 52
Aleacutem disso nota-se na Figura 25a que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram reduccedilatildeo
na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 75 mm aproximadamente Esse fato ocorre
devido o posicionamento central da armadura metaacutelica em relaccedilatildeo agrave espessura do tubo sendo
necessaacuterio que ocorra um niacutevel de abertura inicial de fissura para solicitar a armadura [4]
A Figura 25b mostra os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 3 de aditivo Nota-se que apoacutes a carga de pico os tubos apresentaram
reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento de 100 mm aproximadamente Assim
observa-se que a amostra com 3 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento maior
em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 25c apresenta os resultados de compressatildeo diametral individuais de trecircs tubos de
concreto para a amostra com 5 de aditivo Observa-se que apoacutes a carga de pico os tubos
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que a amostra com 5 de aditivo apresentou carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
A Figura 26 mostra as curvas tiacutepicas das amostras de tubo sem aditivo com 3 e 5 de
aditivo conforme o ensaio de compressatildeo diametral A curva tiacutepica selecionada para cada amostra
foi a respectiva curva que apresentou comportamento intermediaacuterio entre os trecircs tubos ensaiados por
amostra Nota-se que as amostras de tubos com 3 de aditivo e 5 de aditivo apresentaram valores
de carga maiores em relaccedilatildeo ao tubo de concreto sem aditivo
Figura 26 - Comparaccedilatildeo de resultados de compressatildeo diametral de trecircs tubos de concreto entre as amostras sem aditivo
com 3 de aditivo e 5 de aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 53
Na Figura 26 observa-se que na regiatildeo de deslocamento entre 50 e 100 mm a carga de pico
foi maior para as amostras com aditivo com 3 e 5 de aditivo Tal fato ocorre porque esta regiatildeo
do graacutefico refere-se ao comportamento do concreto poacutes-fissuraccedilatildeo que foi alterado entre as amostras
a partir do uso de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado [4]
A Tabela 13 apresenta os valores de cargas de fissura obtidos a partir do ensaio de compressatildeo
diametral para cada amostra Observa-se que os tubos de concretos com 3 e 5 de aditivo
apresentaram crescimento de valores maacuteximos de cargas de fissura respectivamente de 293 e 260
em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo Aleacutem disso os tubos de concreto com 3 e 5 de aditivo
apresentaram valores superiores de cargas de fissura em relaccedilatildeo ao valor miacutenimo de 60 kNm
estabelecido na ABNT NBR 8890 [9] para o tipo de tubo em questatildeo
Tabela 13 - Resultados de carga de fissura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de fissura
(kNm)
Carga de fissura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
513
593 551 (402) 729 547
593
3 aditivo
660
767 696 (615) 885 767
660
5 aditivo
681
747 702 (385) 548 747
680
A Tabela 14 mostra os valores de cargas de ruptura obtidos no ensaio de compressatildeo diametral
para cada amostra Nota-se que os concretos com 3 e 5 de aditivo apresentaram respectivamente
valores maacuteximos de cargas de ruptura maiores de 138 e 58 em relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo
Ainda as trecircs amostras apresentaram apenas um resultado de cada tubo ensaiado que apresentou
carga de ruptura maior que o limite de 90 kNm estabelecido na ABNT NBR 8890 [9]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 54
Tabela 14 - Resultados de carga de ruptura a partir do ensaio de compressatildeo diametral
Amostra de
tubo
Carga de ruptura
(kNm)
Carga de ruptura
maacutexima (kNm)
Valor meacutedio (kNm)
(Desvio Padratildeo)
Coeficiente de
variaccedilatildeo ()
Sem aditivo
807
920 858 (575) 671 847
920
3 aditivo
887
1047 916 (1193) 1303 1047
813
5 aditivo
873
973 891 (749) 841 973
827
Conforme a bibliografia [34] nota-se que o ensaio de compressatildeo diametral pode apresentar
coeficientes de variaccedilatildeo consideraacuteveis entre os corpos de prova da mesma amostra como observado
em estudos de tubos de concreto reforccedilados com armaduras e fibras metaacutelicas
Em siacutentese tubos de concreto com o aditivo apresentaram maiores resistecircncias agraves cargas de
fissura e de ruptura no ensaio de compressatildeo diametral em relaccedilatildeo aos tubos sem aditivo Tal fato eacute
observado principalmente nos resultados de carga de fissura e na respectiva regiatildeo do graacutefico pois
esses valores estatildeo relacionados ao desempenho do concreto sem influecircncia da armadura
Assim como observado nos concretos produzidos em laboratoacuterio o aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado gerou aumento de resistecircncia nos tubos de concreto Tal fato contribui para
preencher os poros da matriz cimentiacutecia e promove o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e
precipitaccedilatildeo de C-S-H na matriz Com isso eacute possiacutevel concluir que o emprego do aditivo promove
aumento de resistecircncia do concreto
752 Absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo
e fervura para corpos de provas preparados a partir de testemunhos extraiacutedos de tubos de concreto
estatildeo apresentados na Figura 27 Concretos produzidos com 3 de aditivo apresentaram valores
menores de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios de 068 e 076 respectivamente em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo O emprego de 5 do aditivo em tubos resultou na diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios de 818 e 718 respectivamente
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 55
Figura 27 - Resultados meacutedios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por imersatildeo e fervura de amostras de tubos de
concreto sem aditivo com 3 de aditivo e 5 de aditivo
Nota-se que as amostras extraiacutedas dos tubos com aditivo apresentaram menor absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios em relaccedilatildeo a amostra sem aditivo Tambeacutem a diminuiccedilatildeo da absorccedilatildeo de
aacutegua e iacutendice de vazios gerada pelo uso do aditivo foi observada nos concretos produzidos em
laboratoacuterio uma vez que a aplicaccedilatildeo do aditivo promove o preenchimento dos poros de matrizes
cimentiacutecios Assim os resultados do ensaio estatildeo conforme o observado nos resultados de
calorimetria isoteacutermica e os ensaios realizados nos concretos produzidos em laboratoacuterio
Todavia estes resultados natildeo apresentaram diferenccedila expressiva o que dificulta a anaacutelise da
influecircncia do aditivo nesta propriedade Todas as amostras estatildeo conforme o limite de absorccedilatildeo de
8 determinado pela ABNT NBR 8890 [9]
76 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foram avaliados os tubos de concreto produzidos com a amostra sem aditivo
e as amostras com 3 e 5 de aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado O estudo analisou
trecircs resultados do ensaio de compressatildeo diametral por amostra A partir dessas amostras foram
extraiacutedos corpos de prova para realizar o ensaio de absorccedilatildeo apoacutes imersatildeo e fervura e iacutendice de vazios
Os resultados obtidos no ensaio de compressatildeo diametral apresentaram comportamento similar ao
longo de todo deslocamento para cada amostra
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 56
A partir dos resultados graacuteficos do ensaio de compressatildeo diametral observa-se que apoacutes a
carga de pico as amostras sem aditivo apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o
deslocamento aproximadamente de 75 mm Por outro lado as amostras com 3 e 5 de aditivo
apresentaram reduccedilatildeo na capacidade de resistecircncia ateacute o deslocamento aproximadamente de 100
mm Assim nota-se que as amostras com aditivo apresentaram carga de pico para um deslocamento
maior em relaccedilatildeo agrave amostra sem aditivo
Aleacutem disso nos resultados graacuteficos do ensaio nota-se na regiatildeo de deslocamento entre 50 e
100 mm que a carga de pico foi significativamente maior para as amostras com aditivo com 3 e 5
de aditivo em relaccedilatildeo agrave amostra referecircncia Esta regiatildeo do graacutefico refere-se ao comportamento de
poacutes-fissuraccedilatildeo do concreto o que mostra a influecircncia do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio
supercalcinado no comportamento de tubos de concreto [4]
A partir dos valores obtidos no ensaio de compressatildeo diametral nota-se que as amostras com
3 e 5 de aditivo apresentaram valores maacuteximos de cargas de fissura maiores respectivamente em
relaccedilatildeo ao concreto sem aditivo de 293 e 260 Ademais as amostras com o aditivo possuem
valores superiores de cargas de fissura conforme determina a ABNT NBR 8890 [9] para tubos PA2
Em relaccedilatildeo aos resultados obtidos a partir dos ensaios de absorccedilatildeo de aacutegua e iacutendice de vazios por
imersatildeo e fervura nota-se que as amostras com aditivo apresentaram valores menores em relaccedilatildeo agrave
amostra sem aditivo Contudo os resultados obtidos no ensaio natildeo apresentaram diferenccedila relevante
entre as amostras o que impede a anaacutelise da influecircncia do aditivo nas propriedades fiacutesicas de tubos
de concreto
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 57
8 Procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de concreto com
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto eacute fundamental selecionar materiais adequados
conforme ensaios de laboratoacuterio para a caracterizaccedilatildeo dos materiais e normas teacutecnicas pertinentes
Dessa forma com o desenvolvimento da tecnologia dos materiais aleacutem da aplicaccedilatildeo de materiais
convencionais para a produccedilatildeo de concreto satildeo aplicados adiccedilotildees e aditivos
A norma ABNT NBR 11768-1 [17] determina a anaacutelise de requisitos gerais para aditivos
usuais no Brasil Desse modo a norma relaciona a propriedade do aditivo com os respectivos meacutetodos
de ensaio e requisitos Em relaccedilatildeo ao aditivo composto por oacutexido de caacutelcio supercalcinado eacute
pertinente analisar as propriedades de homogeneidade do material e a uniformidade de sua cor Ainda
os requisitos especiacuteficos para aditivos compensadores de retraccedilatildeo satildeo determinados na ABNT NBR
11768-1 [17] conforme a caracterizaccedilatildeo de aditivos com aspecto de poacute
Eacute fundamental compor a amostragem de aditivos em poacute Para aditivos comercializados em
recipientes como tambores e contecircineres eacute necessaacuterio destacar nestes as respectivas identificaccedilotildees e
informaccedilotildees do aditivo Por outro lado para aditivos comercializados a granel eacute fundamental a
transmissatildeo das identificaccedilotildees e informaccedilotildees no momento do despacho
Aleacutem disso a norma ABNT NBR 8890 [9] determina que aditivos para concreto de tubos
devem ser armazenados em locais apropriados Assim estes locais devem proteger os aditivos de
intempeacuteries umidade e calor e eacute necessaacuterio respeitar o prazo de validade desses materiais
Apoacutes a seleccedilatildeo dos materiais eacute necessaacuterio realizar a dosagem do concreto Para tal satildeo
determinadas as proporccedilotildees de materiais mais adequadas Neste estudo a dosagem de concreto
aplicada foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 Vale ressaltar que o aditivo eacute adicionado
ou seja natildeo eacute necessaacuteria a substituiccedilatildeo parcial sobre a massa de cimento ou agregado miuacutedo o que
facilita a dosagem de concreto
Propotildeem-se que o estudo de dosagem contemple a umidade oacutetima do concreto com o aditivo
Desse modo a partir da umidade oacutetima eacute possiacutevel obter a quantidade de aacutegua adequada para a
consistecircncia ideal do concreto o que permite melhor desempenho do tubo No estudo realizado a
quantidade de aacutegua foi a mesma para todas as amostras com o objetivo de comparar as amostras a
partir da uacutenica variaacutevel de uso do aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 58
Para a produccedilatildeo de tubos de concreto armado eacute necessaacuteria a montagem preacutevia do reforccedilo de
accedilo o que usualmente eacute produzido na proacutepria faacutebrica de tubos como mostra a Figura 28a Apoacutes a
produccedilatildeo do reforccedilo de accedilo eacute necessaacuterio posicionaacute-lo no interior do molde o que possibilita o
transporte do conjunto para o interior da maacutequina de vibraccedilatildeo conforme a Figura 28b Deve-se
posicionar a armadura para que o seu cobrimento miacutenimo no tubo seja respeitado
(a) (b)
Figura 28 - Etapas preacutevias para a produccedilatildeo de tubos de concreto (a) montagem do reforccedilo de accedilo (b) fixaccedilatildeo do
reforccedilo de accedilo no molde
No estudo em questatildeo foi realizada a produccedilatildeo de tubos de concreto PA2 com o aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado Para tal o processo de produccedilatildeo do concreto foi realizado
a partir da mistura automaacutetica dos materiais no misturador conforme o padratildeo da faacutebrica Durante a
mistura do concreto o aditivo anteriormente pesado de forma manual foi colocado no misturador por
um operador como mostra a Figura 29
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 59
Figura 29 - Lanccedilamento manual do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado no misturador para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
Contudo para uma operaccedilatildeo em larga escala este meacutetodo de produccedilatildeo pode causar erros e
atrasar o processo de produccedilatildeo principalmente devido ao trabalho manual Dessa forma propotildee-se
que o aditivo seja armazenado e dosado de acordo com o procedimento usual do cimento aplicado na
fabricaccedilatildeo de tubos de concreto uma vez que ambos os materiais possuem aspecto de poacute
Eacute proposto na literatura que o cimento utilizado na produccedilatildeo de tubos de concreto deve ser
armazenado em silos metaacutelicos a granel o que facilita a dosagem por massa Ainda recomenda-se
realizar a dosagem gravitacional bem como posicionar o dosador gravitacional sobre o misturador
a fim de garantir a descarga integral dos materiais conforme a Figura 30 [29]
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 60
Figura 30 - Silo de cimento gravitacional posicionado sobre o misturador para a fabricaccedilatildeo de tubos de concreto
No caso da impossibilidade de utilizar o misturador por gravidade eacute recomendado aplicar
transportadores helicoidais Sobretudo para plantas nas quais o silo de cimento estaacute posicionado em
niacutevel diferente do misturador [29]
Em seguida a mistura do concreto este eacute lanccedilado diretamente no molde previamente acoplado
na maacutequina de vibraccedilatildeo O modo de lanccedilamento depende do layout especiacutefico da faacutebrica como eacute
funccedilatildeo do nuacutemero de moldes que recebem o concreto e tipo de misturador Este transporte entre a
unidade dosadora e o local do sistema produtivo pode ser realizado por vagonetas skip ou esteiras
transportadoras A partir da fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com aditivo observou-se que o transporte
deste concreto ateacute o molde deve ser realizado conforme o procedimento usual da faacutebrica a partir do
uso de esteiras rolantes como mostra a Figura 31
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 61
Figura 31 - Transporte do concreto do misturador para o molde na maacutequina de vibro-compressatildeo a partir do uso de
esteiras rolantes
Posteriormente a moldagem do tubo estes devem ser retirados da maacutequina e posicionados na
aacuterea destinada para a cura na posiccedilatildeo vertical como determina a ABNT NBR 8890 [9] Apoacutes a cura
os tubos devem ser transportados para a aacuterea de estocagem Este processo natildeo difere para os tubos
produzidos com o aditivo
A cura por proteccedilatildeo superficial eacute a cura inicial usualmente aplicada para tubos de concreto
A partir da produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado
produzidos neste estudo observou-se que o procedimento convencional de cura pode ser aplicado
para tubos com aditivo conforme a Figura 32 Assim o procedimento convencional de acabamento
das superfiacutecies internas e externas pode ser aplicado para os tubos produzidos com aditivo
Figura 32 - Processo de cura de tubos de concreto com cobertura de lona plaacutestica apoacutes o acabamento
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 62
81 Conclusotildees do capiacutetulo
Neste capiacutetulo foi analisado o procedimento de fabricaccedilatildeo cura e utilizaccedilatildeo de tubos de
concreto com oacutexido de caacutelcio supercalcinado a partir de estudos e normas teacutecnicas pertinentes assim
como as observaccedilotildees realizadas durante a produccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo na faacutebrica
As normas ABNT NBR 11768-1 [17] e ABNT NBR 8890 [9] especificam diretrizes para a
anaacutelise amostragem e armazenamento de aditivos com aspecto de poacute Esses requisitos devem ser
aplicados para o uso do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado para a produccedilatildeo de tubos de
concreto
A dosagem de concreto utilizada no estudo foi a usual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2
para o concreto sem o aditivo Para amostras com 3 e 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio
supercalcinado a dosagem de concreto natildeo sofreu alteraccedilotildees da quantidade de aacutegua ou substituiccedilatildeo
parcial de outros materiais
Do mesmo modo o reforccedilo de accedilo foi o habitual da faacutebrica para produccedilatildeo de tubos PA2 para
as amostras sem aditivo e com o aditivo Com o conjunto do reforccedilo de accedilo posicionado no molde no
interior da maacutequina de vibraccedilatildeo foi possiacutevel iniciar a mistura do concreto A produccedilatildeo das amostras
com o aditivo difere em relaccedilatildeo a inclusatildeo do aditivo de maneira manual Para tal o aditivo foi pesado
em balanccedila e colocado no misturador por um operador
Incluir uma etapa manual no processo de produccedilatildeo de tubos pode ser inviaacutevel para uma
operaccedilatildeo em larga escala Assim propotildee-se que o aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado seja
armazenado e dosado conforme o procedimento atual da faacutebrica aplicado para o cimento Os demais
processos de produccedilatildeo dos tubos cura e armazenamentos natildeo apresentaram diferenccedilas para os tubos
com o aditivo
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 63
9 Conclusotildees
A massa especiacutefica do aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado estaacute de acordo com estudos
anteriores [6] e conforme os paracircmetros da ABNT NBR 11768-1 [17] O aditivo apresentou
composiccedilatildeo mineraloacutegica conforme as diretrizes da ABNT NBR 11768-1 [17]
A inclusatildeo do aditivo em pasta cimentiacutecia acelera a cineacutetica de reaccedilotildees de hidrataccedilatildeo do
cimento uma vez que o aditivo eacute capaz de gerar aumento da concentraccedilatildeo do iacuteon Ca2+ que acelera o
periacuteodo de induccedilatildeo
O aditivo natildeo alterou de forma expressiva a composiccedilatildeo mineraloacutegica de pastas cimentiacutecias
Contudo observou-se maior presenccedila de hidroacutexido de caacutelcio e C-S-H nas amostras com o aditivo A
amostra com 5 de aditivo de oacutexido de caacutelcio supercalcinado foi caracterizada conforme a
determinaccedilatildeo da ABNT NBR 11768-1 [17] para aditivos compensadores de retraccedilatildeo tipo G
Concretos produzidos em laboratoacuterio com o aditivo apresentaram aumento de resistecircncia agrave
compressatildeo conforme o observou-se o aumento da velocidade de formaccedilatildeo e precipitaccedilatildeo de C-S-H
na matriz Todavia a anaacutelise das propriedades fiacutesicas de concretos natildeo apresentaram diferenccedilas
expressivas
O uso do aditivo baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado influenciou as propriedades
mecacircnicas de tubos de concreto principalmente em relaccedilatildeo agrave poacutes-fissuraccedilatildeo As amostras de tubo
com o aditivo apresentaram incremento de resistecircncia sobretudo em relaccedilatildeo agrave carga de fissura A
anaacutelise fiacutesica de tubos apresentou resultados similares
As observaccedilotildees durante o processo de fabricaccedilatildeo de tubos de concreto com o aditivo de oacutexido
de caacutelcio supercalcinado mostraram que o uso do aditivo alterou a etapa de mistura do concreto Deste
modo com base na literatura propotildee-se a adequaccedilatildeo da faacutebrica para armazenar e dosar o aditivo em
poacute conforme a praacutetica usual da induacutestria para o cimento Esta adequaccedilatildeo eacute capaz de tornar o processo
eficiente em larga escala e com poucas alteraccedilotildees na planta e no processo da faacutebrica
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 64
91 Aplicabilidade da pesquisa e sugestotildees para pesquisas futuras
Os resultados obtidos nesse projeto de pesquisa natildeo podem ser extrapolados para toda e
qualquer aplicaccedilatildeo de aditivos baseados em oacutexido de caacutelcio supercalcinado e nem para qualquer
dosagem e reforccedilo de tubo de concreto Desse modo estudos direcionados devem ser realizados para
garantir a aplicaccedilatildeo dos resultados em situaccedilotildees especiacuteficas
Para a realizaccedilatildeo de estudos futuros que relacionam a aplicaccedilatildeo do aditivo baseado em oacutexido
de caacutelcio supercalcinado com concretos de consistecircncia seca os seguintes temas satildeo sugeridos
bull Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto de
pequeno diacircmetro sem o reforccedilo de armadura
bull Produccedilatildeo de elementos de concreto com consistecircncia seca a fim de avaliar o efeito do aditivo
baseado em oacutexido de caacutelcio supercalcinado na variaccedilatildeo dimensional como o procedimento da
norma ASTM C 1581 [62]
bull Comparaccedilatildeo da durabilidade de tubos de concreto produzidos com e sem o aditivo baseado em
oacutexido de caacutelcio supercalcinado
Comparaccedilatildeo desses resultados com os obtidos por meio da produccedilatildeo de tubos de concreto
com estudo em laboratoacuterio do teor oacutetimo de aacutegua para os concretos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 65
10 Publicaccedilotildees
O projeto em questatildeo resultou em uma publicaccedilatildeo de artigo em congresso nacional e um
depoacutesito de pedido de patente respectivamente conforme as referecircncias
OLIVEIRA C U POLIZEL M M SILVA C O QUARCIONI V A SALVADOR R
P Aplicaccedilatildeo de aditivos compensadores de retraccedilatildeo em concretos de consistecircncia seca 62deg
Congresso Brasileiro do Concreto Evento virtual IBRACON 2020
OLIVEIRA C U SILVA C O V A SALVADOR R P VANETTI R GIMENEZ A
B Produccedilatildeo de tubos de concreto com a adiccedilatildeo de aditivo compensador de retraccedilatildeo composto por
oacutexido de caacutelcio supercalcinado BR n 20 2020 019004 6 Depositantes SALVADOR R P
CHIMICA EDILE DO BRASIL LTDA e FERMIX INDUacuteSTRIA E COMEacuteRCIO LTDA Depoacutesito
23 set 2020
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Anaacutelise de desempenho fiacutesico e mecacircnico de tubos de concreto produzidos com aditivo baseado em oacutexido de
caacutelcio supercalcinado 66
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