C A D E R N O T É C N I C O A L V E N A R I A E S T R U T U R A L C T 1 0
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PARTE 1
METODOLOGIA DE DOSAGEM PARA BLOCOS DE CONCRETO EMPREGADOS EM ALVENARIA ESTRUTURAL Art mio Frasson Frasson Jr., Jr., Alexandre Alexandre Lima de Oliveira e Luiz Roberto Roberto Prud ncio Jr. Jr.
A produção de blocos de concreto para alvenaria estrutural e de vedação se caracteriza pelo emprego dos concretos secos. Esse tipo peculiar de concreto apresenta consistência significativamente superior à dos concretos plásticos, devido à menor quantidade de água empregada, para que seja realizada a desforma imediata das peças. Os métodos de dosagem para esse tipo de concreto demandam testes excessivos em escala real, o que os tornam trabalhosos, demorados e onerosos. Para minimizar esses inconvenientes, propõe-se aqui um novo método, com base na moldagem de corpos-de-prova cilíndricos de 5 cm x 10 cm (diâmetro x altura). Nesta primeira parte do artigo serão apresentados os principais métodos de dosagem propostos para blocos de concreto, com suas vantagens e desvantagens; na Parte 2, a metodologia de dosagem proposto por Frasson, com um exemplo prático.
Caderno T cnico Alvenaria Estrutural
Palavras-chave: alvenaria estrutural, dosagem, concreto, locos
um suplemento da revista Prisma, publicado pela Editora Mandarim Ltda.
Artigos para publicaç o devem ser enviados para o e-mail
[email protected] onselho Editorial: Prof. Dr. Jefferson Sidney Camacho (coordenador) Eng. Dr. Dr. Rodrigo Piernas Andolfato (secret rio); Eng. Davidson Figueiredo Deana; rof. Dr. Dr. Antonio Carlos dos Santos; Prof. Prof. Dr. Emil de Souza Sanchez Filho; Prof. Dr. Fl vio Barboza de Lima; Prof. Dr. Guilherme Aris Parsekian; Prof. Dr. Jo o Bento de Hanai; Prof. Prof. Dr. Jo o Dirceu ogueira Carvalho; Prof. Dr. Dr. Luis Alberto Carvalho; Prof. Prof. Dr. Luiz Fernando Loureiro Ribeiro; Prof. Dr. Dr. Luiz Roberto Prud ncio J nior; rof. Dr. Dr. Luiz S rgio Franco; Prof. Dr. M rcio Antonio Ramalho; Prof. Prof. Dr. M rcio Correa; Prof. Dr. Mauro Augusto Demarzo; Prof. Dr. Dr. Odilon Pancaro Cavalheiro; rof. Dr. Paulo S rgio dos Santos Bastos; Prof. Dr. Dr. Valentim Capuzzo Neto; Profa. Dra. Fabiana Lopes de Oliveira; Profa. Dra. Henriette Lebre La Rovere; Rovere; rofa. Dra. Neusa Maria Bezerra Mota; Profa. Dra. Rita de C ssia Silva Sant´Anna Alvarenga.
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PARTE 1
METODOLOGIA DE DOSAGEM PARA BLOCOS DE CONCRETO EMPREGADOS EM ALVENARIA ESTRUTURAL 1. INTRODUÇÃO
Este trabalho será dividido em duas partes;
(Tango, 1994; Rodrigues, 1995; Ferreira, 1995).
A produção de blocos de concreto vibro-pren-
na Parte 1 serão apresentados os principais
Diferente de um concreto de consistência
sados para alvenaria estrutural e de vedação se
métodos de dosagem propostos para blocos de
plástica, o concreto seco para a produção de blo-
O C I N C É T
caracter za pe o emprego os concretos secos .
concreto, com suas vantagens e esvantagens.
cos não segue a r sca a e e
Esse tipo peculiar de concreto apresenta consis-
Na Parte 2, será apresentada a metodologia de
conhecida relação água/cimento e sua influência
tência significativamente superior à dos concre-
dosagem proposto por Frasson (2000), com um
na resistência à compressão. Normalmente, na
tos p ást cos, ev o à menor quant a e e água
exemplo prático aplicando-se o referido método
pro ução os ocos e concreto, quanto ma or a
O N R E D A C
empregada, para que seja realizada a desforma
(estudo de caso).
quantidade de água empregada na mistura, mais
imediata das peças (Marchand, 1996). Essa característica, em particular, o torna um concreto
rams , com sua
alta será a resistência mecânica final do produto.
2. CONCRETOS “SECOS”
Isto ocorre pois a água empregada confere uma
evemente ume ec o, sen o necessár o o em-
on orme menc ona o anterormente, os
ma or p ast c a e a m stura, ac tan o a pren-
prego de equipamentos especiais para compac-
concretos secos são assim chamados porque
sagem do material nas máquinas vibro-prensas
tação. No caso particular dos blocos de concreto
sua mistura possui características de concreto
(maior eficiência na remoção dos vazios).
são emprega as as máqu nas v ro-prensas,
levemente umedecido. Isso faz com que estes
Outra particularidade com relação à produ-
equipamentos que aplicam, simultaneamente,
concretos possuam abatimento zero, exigindo
ção e dosagem das misturas para a produção de
um esforço de compressão aliado a um efeito de
que a retirada do ar aprisionado seja realizada
blocos diz respeito à maior preocupação com a
vibração para a eliminação dos vazios e molda-
por equipamentos especiais. Como exemplo,
textura final dos produtos, principalmente, em se
gem as peças. o esquema a gura , po e-
tem-se as máqu nas e pro eção a rotor para
tratan o e ocos para a venar a aparente, e, aos
se entender a seqüência de produção dos blocos
os concretos projetados “via seca”, o rolo com-
traços empregados, que na maioria das vezes são
de concreto, empregando-se uma máquina vibro-
pactador dos concretos compactados a rolo e as
mais pobres do que os utilizados para a confecção
prensa (Oliveira, Anselmo, Prudencio, 2002).
máqu nas v ro-prensas para a pro ução e o-
os concretos e cons stênc a p ást ca. ara se
Esse tipo peculiar de concreto em geral não
cos de concreto. Nesses concretos, a qualidade e
ter uma idéia, os traços normalmente emprega-
segue as leis que governam as propriedades dos
regulagem do equipamento, bem como o proces-
dos para a produção de blocos, dentro da faixa de
concretos de consistência plástica e, por isso, a
so de produção, exercem grande influência nas
resistência à compressão especificada pela NBR
qua a e na os ocos e concreto está nt -
propre a es nas.
po em var ar e : a :
c men-
mamente ligada ao porte, eficiência e regulagem
Para os concretos secos utilizados na produ-
to: agregados); dependendo dos materiais utiliza-
do equipamento de vibro-compressão. Por conta
ção de blocos, a umidade empregada nas mistu-
dos, do tipo e porte do equipamento de vibro-com-
sso, os méto os e osagem para esse t po e
ras é fundamental, sendo normalmente emprega-
pressão e a regu agem o mesmo.
concreto ex stentes na teratura eman am tes-
os vaores em torno e ,
a ,
. versos
om to as essas
erenças, po e-se conc u r
tes excessivos em escala real, o que os tornam
autores afirmam que a quantidade de água em
que as metodologias de dosagem para os dois
trabalhosos, demorados e onerosos. Para minimi-
uma mistura para a produção de blocos de con-
tipos de concreto (seco x plástico) são bastante
zar esses nconven entes, rasson
propôs
creto eve ser a ma or possíve , es e que os
st ntas, e que a osagem as m sturas para a
um método de dosagem para blocos de concreto,
artefatos não apresentem dificuldades para des-
produção de blocos de concreto sofrerá grande
com base na moldagem de corpos-de-prova cilín-
forma por aderência ao molde, ou problemas de
influência do equipamento de vibro-compressão
3. METODOLOGIAS DE DOSAGEM PARA BLOCOS DE CONCRETO Estas metodologias, na sua maioria, baseiamse em ajustes prévios nas composições de agregados miúdos e graúdos, de tal forma a se obter um menor volume de vazios ou a se ajustarem a uma curva granulométrica pré-definida.
3.1 Método de dosagem da Besser Company (adaptado por Medeiros, 1993) Este
método
foi
desenvolvido
por
Pfeiffenberger (1985) e adotado pelo fabricante de máquinas vibro-prensas, Besser Company. No entanto, Medeiros (1993), em usinas e com equipamentos nacionais, elaborou um procedimento s stemátco ma s a equa o à stuação especí ca dos fabricantes brasileiros. O método prescreve que os agregados devam ser proporcionados, de tal forma que a mistura resultante esteja dentro dos limites práticos sugeridos por Pfeiffenberger (1985), em função do tipo de bloco a ser produzido (ver Figura 2). om as proporções entre os agrega os definidas, deve-se determinar o traço-piloto a ser empregado no próprio equipamento de v ro-compressão em esca a rea .
ssa
e-
finição do traço-piloto vai depender do nível de resistência desejada, sendo sugerido pelo método o emprego de valores próximos aos a a ea . Medeiros (1993) ressalta que os valores apresentados na referida tabela servem como um pr mero n cat vo o traço a ser ut za o como piloto, sendo que essa definição pode sofrer influências de inúmeros fatores, tais como: o tipo de máquina vibro-prensa, as característ cas os mater a s ut za os c mento, are a e pedrisco) e o emprego de cura a vapor, entre outros. Com relação à quantidade de água empregada nas m sturas para a pro ução e ocos e concreto, o método prescreve a utilização de valores em torno de 6,0% a 7,5%, devendo ser definida na própr a máqu na v ro-prensa, quan o orem feitos testes com o traço piloto. A quantidade de água ideal dependerá dos materiais utilizados, do
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0 1 T C L A R U T U R T S E
.2 Método de dosagem da ABCP ste méto o e osagem o pu ca o pe a ssociação Brasileira de Cimento Portland em orma de boletim técnico, sob o título: Produção e ocos e concreto para a venar a estrutura Prática recomendada (Ferreira, 1995). Seu enfoque é dado no proporcionamento entre agregados graúdos e miúdos, de tal forma que se obtenha o menor vo ume possíve e vaz os. ara ta , o reerido método prescreve que sejam feitas compo-
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sições entre agregado graúdo e agregado miúdo, em proporções vara as no esta o seco, eterm nando-se as massas unitárias compactadas para cada composição. As determinações das massas unitárias compactadas no estado seco podem
O C I N C É T
ser e tas com ase nas espec cações a
O N R E D A C
melhante à apresentada na Figura 3, determi-
7810 (1983). Com base nos resultados encontrados no referido ensaio, pode-se traçar uma curva senando-se o ponto ótimo entre os dois agregados ponto da mistura que apresenta o menor volume e vaz os . Caso seja utilizados mais de dois agregados, o ensaio é feito primeiramente com dois agregados Figura 2 - Curvas granulom tricas de refer ncia em funç o do tipo de bloco a ser produzido (Pfeiffenberger, 1985):
ma s grossos; uma vez eterm na a a proporção ideal entre eles, realiza-se um segundo ensaio, agora entre a mistura ideal dos dois primeiros com o terceiro agregado mais fino (Piorotti, .
a) bloco de ens a e norma b) bloco leve c) bloco leve de textura sa ou bloco de densidade mediana
Uma vez determinada a melhor proporção enre os agregados, deve-se partir para testes em esca a rea no equpamento e v ro-compressão, para a determinação do proporcionamento entre cimento e agregados. Ferreira (1995) recomenda que a proporção entre cimento: agregados
IGURA
-
URVA
PARA A DETERMINAÇ O DA C OM PO SI Ç O ENTRE VOLUME DE VAZIOS
encontre-se na casa e : para os traços empregados nos blocos de maiores resistências à compressão (traços mais ricos) e de 1:10 a :
, no caso os traços emprega os para o-
cos com menores res stênc as. O método ainda prescreve que a quantidade de água a ser adotada seja a máxima possível, até os ocos começarem a per er coesão e/ou aderir as paredes dos moldes, dificultando sua desforma. Para a regulagem dos tempos de pro-
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pressão , erre ra
sugere que o tempo
com ase no consagra o méto o e osagem o
exper menta comprovan o a v a
ótimo de vibro-compressão será o mínimo ne-
IPT/Epusp (Helene, Terzian, 1993), adaptado, en-
dimensões.
cessário para o proporcionamento de blocos com
tretanto, para blocos de concreto produzidos em
Quanto ao proporcionamento ideal entre os
máxima compacidade (menor volume de vazios).
máquinas vibro-prensas. O método de dosagem
agrega os, o méto o prevê que o a uste se a
re er o autor orenta a n a neste manua e
resume-se, as camente, aos se s passos es-
rea za o urante a eterm nação o teor e ar-
critos a seguir.
gamassa, descrito no 4 o passo. Este ajuste pode
produção de blocos, procedimentos adequados para uma melhor mistura e cura adequada aos pro utos.
3.3 Método de dosagem do IPT/Epusp
a e e outras
ser definido, ainda, por meio de curvas e faixas
1o passo: a uste os agrega os
granu ométr cas pré-esta e ec as ou através o
A dimensão máxima característica do agre-
ensaio de massa unitária, sendo que, normalmen-
gado graúdo deve ser inferior a da menor es-
te, os referidos métodos são empregados no mo-
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2o passo: estabelecimento da resistência
dade ótima (hót) é aquela que permite moldar-se
Onde:
mé a
uma pe ota e concreto com as mãos, sem que
a
A resistência média visada ou resistência
essa se esboroe (falta de água) ou suje excessiva-
de dosagem deverá enquadrar-se no seguinte
mente as mãos (excesso de água); esse ponto é
cr tér o:
comumente c ama o e ponto e peota .
tados experimentais; m= =
onde: bd.j
experimentais
= es stênc a mé a v sa a ou e osagem à idade de j dias;
fbk.j = Resistência característica requerida à idae e
as;
média dos blocos, materiais e processos
Pode-se calcular ou determinar graficamente o valor de “m” e de “x”, necessários para a obenção e qua quer res stênc a, entro o campo
rios, os traços rico, médio e pobre podem ser de-
pesquisado, e, a partir do teor de argamassa ( α),
vidamente confeccionados empregando-se:
definir o traço a ser utilizado.
• Teor de argamassa seco ideal (α) definido no o
passo;
• Teores de agregado/cimento definidos no 3
obtidos através de “n” exemplares em exper ênc as anter ores, com res stênc a
resistência média dos blocos.
e posse os e ementos numér cos necessá-
k nt = Coeficiente definido na Tabela 2; s = Estimativa do desvio-padrão da produção
relação agregado/cimento; relação água/cimento;
cb =
5o passo: confecção das misturas
= constantes n er as a part r os resu -
passo; •
Este método de dosagem, sugerido pelo fa-
m a e ót ma próx ma ao va or e n o no o
.4 Método de dosagem proposto pela Columbia r cante e máqunas v ro-prensas o um a, é
passo, sendo que, de preferência, deve-se
baseado em estudos realizados por Wilk Grant
determinar a umidade ideal de cada um dos
1948) e Menzel (1934). Diferente das metodo-
traços exper menta s a serem pro uz os. m
og as apresenta as anterormente, o méto o e
3o passo: estimativa dos teores
todos as misturas, deve-se regular os parâme-
dosagem proposto preocupa-se muito com as ca-
agregado/cimento (m)
tros de produção para obter-se blocos com a
racterísticas dos agregados e de que forma estas
maior massa possível.
características influenciam a produção e as pro-
empregados similares.
Para a execução dos passos seguintes, é prec so e n r, pe o menos, três traços e concreto,
pre a es na s os ocos, ta s como res stênc a
um “rico”, um “médio” e um “pobre”, com a preo-
6o passo: raçado e emprego do diagrama de
cupação de que a resistência média de dosagem
dosagem
à compressão, textura e porosidade. A metodologia recomenda que a combinação
na a e e nteresse este a entro o campo e
Com os resultados de resistência a compres-
entre agrega o graú o e m ú o gere uma m stu-
variação das resistências obtidas com esses tra-
são das peças confeccionadas no passo anterior,
ra que tenha 100% de material passante na pe-
ços. Na tabela 4, são apresentados valores de
pode-se traçar o diagrama de dosagem adaptado
neira 9,5mm e cerca de 20% a 30% de material
“m”, como sugestão inicial.
(Figura 4) para determinação dos traços deseja-
retido na peneira 4,8mm. Além disso, a mistura
os em unção as res stênc as característ cas,
prec sa apresentar oa tra a a
a e e coesão,
4o passo: determinação da proporção de
ou determiná-los, empregando-se o método de
devendo para tal, possuir uma quantidade mínima
argamassa (α) e da umidade ótima (hót)
mínimos quadrados, através das seguintes ex-
de finos que deve ser de 12% a 15% em volume
pressões genér cas:
passante na peneira 0,3 mm em relação a mis-
mpregan o-se o traço mé o, evem ser confeccionados blocos de concreto, no próprio equipamento, variando-se o teor de argamassa seco (α). O teor de argamassa ideal será aquele
fcb =
ura total (incluindo o cimento). Em alguns casos,
k 1
dependendo do tipo de areia utilizada e da forma do agregado graúdo, esses teores de fino podem
que apresentar no esta o resco:
var ar até entre
• Bom aspecto superficial;
dos autores, porcentagens de finos menores do
• Massa unitária elevada (máxima massa do
m = k + k 4 . x
ção, permea
a e:
A quantidade de água de cada mistura experi-
c =
mental deve ser a maior possível, suficiente para
a e e m nuem a esta
a e o
oco ver e, necessár a para manter o oco ínte-
1
gro após a moldagem e transporte do mesmo até
(k 5 + k 6 . m)
que as peças não se es oroem, e não mu to e e-
o local de cura. Caso o teor de finos empregado na m stura se a ma or o que o suger o, pre uí-
vada, a ponto de dificultar a desforma por aderência da mistura aos moldes ou perda do formato.
. egun o os re er -
que as indicadas aumentam a porosidade, absor-
bloco possível); • ra a a
a
cc =
1 [ k + k . log (f ) ]
os na resistência à compressão dos blocos podem torná-la economicamente inviável.
gados, para o proporcionamento ideal entre os mesmos. ntretanto, este en oque e a uste, em função de curvas ou faixas granulométricas pré-estabelecidas, nem sempre é viável de ser ap ca o. x ge agrega os com granu ometr as específicas, de modo que a composição entre os mesmos, ajuste-se, o mais próximo possível, dos padrões recomendados. ém sso, o méto o não eva em cons eração a contribuição do cimento como material fino, principalmente nos traços mais ricos, nem a forma dos grãos. Agregados graúdos lamelares e agregados miúdos com formato irregular (areias de britagem) podem resultar em misturas perfeitamente adequadas às faixas recomendadas; entretanto, os concretos pro uz os com esses materiais tornam-se bastante ásperos, dificultando a compactação das peças e, muitas vezes, resultando em texturas superficiais fora dos padrões desejados.
4.2 Método de dosagem da ABCP a uste entre os agrega os, proposto por este método de dosagem, é relativamente fácil e prático de ser aplicado, resultando em misturas com uma máx ma compac a e. m a guns casos, porém, atinge-se a máxima compacidade sem a devida coesão que deve apresentar a mistura para a produção dos artefatos. O método não eva em cons eração a granu ometr a nem Figura 4 – Diagrama de dosagem IPT adaptado para peças estruturais de concreto
as características particulares dos agregados (teor de finos), muito menos indica valores de referência para a adoção dos mesmos, o que
acumuladas sugeridas pela Columbia, com base
De acordo com a metodologia proposta pela
resulta, muitas vezes, no alcance de misturas
nos estudos de Wilk Grant e Menzel para agrega-
Columbia, devem ser produzidas algumas viradas
compactas mas pouco coesivas. Nesses casos é
dos miúdos empregados na produção de blocos
para cada traço a ser testado, de modo a proce-
comum acontecer um número muito elevado de
er aos ev os a ustes no equ pamento e v ro-
que ras e tr ncas nos ocos quan o no esta o
com
erentes texturas.
Após a definição do agregado miúdo, ou da
compressão.
composição de agregados miúdos a ser empregada na produção dos blocos, em função da textura super c a ese a a, a meto o oga pre-
local de cura.
. COMENTÁRIOS SOBRE OS MÉTODOS DE DOSAGEM APRESENTADOS
vê que sejam testados, no próprio equipamento de vibro-compressão, misturas com teores de agrega os graú os e
a
em reação
fresco, durante o transporte dos mesmos até o Outra deficiência verificada é que o cimento mater a no e e gran e mportânc a na re ução dos volumes de vazios e no aumento da coesão
.1 Método de dosagem proposto pela Besser Company
ao agregado total (passante na peneira 9,5 mm
Apresenta-se sob forma bastante simples de
e retido na peneira 4,8mm), e, proporções entre
utilização, necessitando basicamente, das curvas
das misturas) não é utilizado nos estudos de compos ção, po s esta etapa é e ta apenas com os agregados, sem o emprego do aglomerante. A metodologia é falha também quando é ne-
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a necessidade de finos da mistura. Em trabalhos
capaz de confeccionar produtos de alta compa-
como a coesão. Já o método proposto pela Co-
e osagem á rea za os, quan o ouve a neces-
c a e, reac onan o massas especí cas e re-
um a xa quant a es mín mas e nos a serem
sidade de se utilizar uma areia fina (MF 0,9), o
sistências se faz necessário para que o método
utilizadas para aumentar a referida propriedade
ensaio de massa unitária conduziu a um con-
possa, de forma mais completa, representar uma
evitando quebra dos blocos no estado fresco. Po-
sumo excess vo esse mater a para o tenção
osagem que se a uste me or ao comportamen-
rém, o méto o não perm te uma prev são com
do menor volume de vazios. Nestes estudos,
to dos concretos secos. Além disso, o alcance de
antecedência das características de resistência,
o consumo de agregado miúdo foi reduzido em
uma máxima compacidade como sugere o méto-
coesão e textura, sem que sejam produzidos tra-
função do grande incremento de finos à mistura,
do, pode levar a desgastes excessivos no equi-
ços e estes sejam moldados em escala real, no
que po er a nter er r e orma negat va nas re-
pamento e per a e pro utv a e por aumento
própro equ pamento e v ro-compressão.
sistências finais devido ao aumento da superfície
excessivo do ciclo de produção.
específica, principalmente nos traços com baixo
métodos apresentados demandam muito tempo
4.4 Método de dosagem da Columbia
teor e c mento.
Todas as metodologias anteriores não se preo-
4.3 Método de dosagem do IPT/ Epusp adaptado méto o a apta o o
Tanto o método da Columbia, como os demais
cupam tão a fundo com propriedades importantes
e ut zação o maqu nár o e consumos e evados de materiais, o que os torna demorados e onerosos.
/ pusp apresenta
uma forma bastante criteriosa na dosagem de
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 7810 Agregados em estado compactado eco - Determinação de massa unitária. Rio de Janeiro, 1983.
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méto o, uma vez que as var áve s responsáve s
avaliação mais precisa de como a máquina é
AUTORES Art mio Frasson Jr. Mestre pelo Programa de P s-Graduaç o em
lexandre Lima de Oliveira Doutor, professor efetivo do Centro Federal de
Luiz Roberto Prud ncio Jr., Dr. Doutor, pofessor titular da Universidade
