Alexandre Lima de Oliveira

296 Pages·2004·7.65 MB·Portuguese

Alexandre Lima de Oliveira

CONTRIBUIÇÃO PARA A DOSAGEM E PRODUÇÃO DE
PEÇAS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO

Tese de doutorado apresentada ao
Curso de Pós-Graduação em
Engenharia Civil da Universidade
Federal de Santa Catarina, como
parte dos requisitos para a
obtenção do título de Doutor em
Engenharia Civil.

Florianópolis
2004
CONTRIBUIÇÃO PARA A DOSAGEM E PRODUÇÃO DE
PEÇAS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO

Alexandre Lima de Oliveira

Tese de doutorado apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil
da Universidade Federal de Santa Catarina, como parte dos requisitos para a
obtenção do título de Doutor em Engenharia Civil.

Área de Concentração: Construção Civil

Orientador: Prof. Dr. Luiz Roberto Prudêncio Jr.

Florianópolis
2004
Dedico este trabalho a minha
família, principalmente, aos
meus pais (José Valeriano e
Janne), pelo constante
incentivo e apoio.
AGRADECIMENTOS

Ao professor, orientador e amigo Luiz Roberto Prudêncio Jr., obrigado pela disposição,
compreensão, incentivo e pela confiança que você sempre depositou em mim.
A minha família; meu pai (Valeriano), minha mãe (Janne) e meus irmãos (André e Anne); sem
vocês eu não estaria aqui.
Aos membros do grupo GTec, minha segunda família; vocês estarão sempre dentro do meu
coração. Em especial: Luca, Vaninha, Caseca, Arley (Marley) e Denis (Alemão); muito obrigado
pela força nos trabalhos desenvolvidos dentro da Toniolo, serei eternamente grato.
Ao corpo-técnico da Toniolo Pré-moldados: Engenheiro Carlos Augusto Bedin e Jaderson Luiz
Barbieri, por terem acreditado e apoiado esse trabalho. Ao amigo Lourival, que desenvolveu toda
a parte do equipamento protótipo, e todos os funcionários da produção de artefatos vibro-
prensados (Ademir, Ceará, Sadir, Joarez,...); muito obrigado pela força pessoal.
Aos membros do LVA (Laboratório de Vibrações e acústica), pelo apoio na parte de
instrumentação de vibração do equipamento protótipo; em especial ao amigo e parceiro de surf
Julio.
À Professora Henriette Lebre La Rovere pelo auxílio na modelagem em elementos finitos.
Aos Funcionários do LMCC (Laboratório de Materiais de Construção Civil) – Luiz, Renato e
Roque, pela ajuda e compreensão durante o desenvolvimento do trabalho.
Aos amigos: Cartana, Manara, Renato, Dú, Murilo, Chambs, Simon, Italo, Elington, Nardi,
Enzo, Marcelo (Bilú), Julio (rato), pelos momentos de descontração e muita diversão. Sem
esquecer do meu cachorro (Tobi), companheiro de madrugadas de estudo.
À minha namorada Juliana Stramandinoli; muito obrigado pelo carinho, apoio, compreensão,
alegria e companheirismo nas horas boas e ruins, fora e dentro d’água surfando; te amo.
Por último, porém não menos importante, à Deus, por me iluminar, me dar forças e condições
para viver com alegria.
i
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS.................................................................................................................vii
LISTA DE TABELAS...............................................................................................................xiii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS.............................................................................xvii
GLOSSÁRIO...........................................................................................................................xviii
RESUMO......................................................................................................................................xx
ABSTRACT................................................................................................................................xxi

1 – INTRODUÇÃO.......................................................................................................................1
1.1 – OBJETIVOS DO TRABALHO......................................................................................6
1.2 – CONTEÚDO E DIVISÃO DO TRABALHO................................................................7

2 – CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO CONCRETO E DAS PEÇAS PARA
PAVIMENTAÇÃO........................................................................................................................8
2.1 – CONCRETO PLÁSTICO x CONCRETO SECO.........................................................8
2.2 – PRESCRIÇÕES NORMATIVAS DAS PCP...............................................................12
2.2.1 – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO...........................................................................12
2.2.2 – RESISTÊNCIA À ABRASÃO....................................................................................15
2.2.3 – ABSORÇÃO.................................................................................................................16
2.2.4 – AVALIAÇÃO DA TEXTURA SUPERFICIAL DAS PEÇAS................................16
2.2.4.1 – Imagens digitais........................................................................................................17

3 – MATERIAIS CONSTITUINTES EMPREGADOS NA PRODUÇÃO DE PCP............20
3.1 – CIMENTO PORTLAND...............................................................................................20
3.2 – AGREGADOS GRAÚDOS...........................................................................................21
3.3 – AGREGADOS MIÚDOS...............................................................................................22
3.4 – ÁGUA..............................................................................................................................23
3.5 – ADITIVOS......................................................................................................................23
3.5.1 – ADITIVOS INCORPORADORES DE AR...............................................................24
3.5.2 – PIGMENTOS...............................................................................................................25
3.6 – ADIÇÕES........................................................................................................................26

4 – MOLDAGEM DAS PCP......................................................................................................27
4.1 – EQUIPAMENTOS DE VIBRO-COMPRESSÃO.......................................................27
4.1.1 – SILO DE ARMAZENAMENTO...............................................................................27
4.1.2 – GAVETA......................................................................................................................28
4.1.3 – SISTEMA DE COMPRESSÃO.................................................................................31
ii
4.1.3.1 – Sapatas.......................................................................................................................31
4.1.3.2 – Viga flutuante............................................................................................................32
4.1.3.3 – Pistão hidráulico ou pneumático.............................................................................32
4.1.4 – FORMA........................................................................................................................33
4.1.5 – VIBRAÇÃO.................................................................................................................33
4.1.5.1 – Medição de vibração.................................................................................................38
4.1.5.2 – Sistemas de vibração empregados em máquinas de vibro-compressão...............39
4.2 – CICLO DE PRODUÇÃO DAS MÁQUINAS VIBRO-PRENSAS.............................42
4.3 – PARTICULARIDADES QUANTO À PRODUÇÃO DE PEÇAS PARA
PAVIMENTAÇÃO..................................................................................................................48
4.3.1 - DISTRIBUIÇÃO DE PESOS NA CHAPA................................................................48
4.3.2 – VARIAÇÕES DE PESO NO DECORRER DA PRODUÇÃO...............................48
4.3.3 – CUIDADOS COM A VELOCIDADE DE RECUO DA GAVETA E O
RASPADOR DE PENTE........................................................................................................49
4.3.4 – QUANTIDADE IDEAL DE ÁGUA DAS MISTURAS PARA A PRODUÇÃO
DAS PEÇAS PARA PAVIMENTAÇÃO..............................................................................49

5 – MÉTODOS DE DOSAGEM PARA PCP............................................................................51
5.1 – MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO PELA COLUMBIA (COLUMBIA, 1986)
...................................................................................................................................................51
5.2 – MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO POR DOWSON (1981)...........................52
5.3 – MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO PELA BESSER COMPANY E
ADAPTADO POR MEDEIROS (PFEIFFENBERGER, 1985; MEDEIROS, 1993)........54
5.4 – MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO PELA ABCP (RODRIGUES, 1995a;
PIOROTTI, 1989)....................................................................................................................56
5.5 – MÉTODO DE DOSAGEM DO IPT/EPUSP ADAPTADO (TANGO, 1994)...........58
5.6 – MÉTODO DE DOSAGEM PROPOSTO POR FRASSON (2000)............................62
5.7 – COMENTÁRIOS SOBRE OS MÉTODOS DE DOSAGEM.....................................66

6. PROGRAMA EXPERIMENTAL.........................................................................................70
6.1 – AVALIAÇÃO DO ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PRESCRITO
PELA NBR 9780 (1987) PARAS AS PCP.............................................................................73
6.1.1 – AVALIAÇÃO NUMÉRICA EMPREGANDO-SE O MÉTODO DE
ELEMENTOS FINITOS........................................................................................................73
iii
6.1.2 – AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DA INFLUÊNCIA DA LARGURA DE
PEÇAS DE CONCRETO NO RESULTADO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO...87
6.2 – EQUIPAMENTO DE MOLDAGEM DOS CORPOS-DE-PROVA – PREVISÃO
DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DAS PCP, DETERMINAÇÃO DA ENERGIA
DE COMPACTAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA, AVALIAÇÃO DA TEXTURA E
DEFINIÇÃO DA QUANTIDADE IDEAL DE ÁGUA DA MISTURA..............................92
6.2.1 – CONCEPÇÃO DO EQUIPAMENTO.......................................................................92
6.2.1.1 – Definição do formato do corpo-de-prova...............................................................92
6.2.1.2 – Equipamento de moldagem dos corpos-de-prova (9 x 8 cm)................................93
6.2.1.3 – Moldagem dos corpos-de-prova (9 x 8 cm)............................................................95
6.2.2 – PREVISÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DAS PCP EM FUNÇÃO DA
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DOS CORPOS-DE-PROVA 9 x 8 cm......................97
6.2.2.1 – Moldagem das PCP e dos corpos-de-prova 9 x 8 cm.............................................98
6.2.2.2 – Cura das PCP e dos corpos-de-prova 9 x 8 cm......................................................99
6.2.2.3 – Seleção das PCP e coleta dos corpos-de-prova 9 x 8 cm.......................................99
6.2.2.4 – Determinação da massa específica saturada das peças.........................................99
6.2.2.5 – Determinação da resistência à compressão das PCP e dos corpos-de-prova 9 x 8
cm............................................................................................................................................106
6.2.2.6 – Correlação entre massa específica saturada e resistência à compressão – PCP 60
mm...........................................................................................................................................106
6.2.2.7 – Correlação entre massa específica saturada e resistência à compressão – PCP 80
mm...........................................................................................................................................110
6.2.2.8 – Correlação entre a resistência à compressão dos corpos-de-prova 9 x 8 cm e das
PCP de 60 e 80 mm de altura................................................................................................112
6.2.2.9 – Influência do consumo de cimento nas correlações obtidas paras as PCP de 60 e
80 mm e os corpos-de-prova 9 x 8 cm..................................................................................117
6.2.2.10 – Avaliação da resistência de prismas serrados provenientes das PCP e dos
corpos-de-prova 9 x 8 cm......................................................................................................120
6.2.3 – ESTUDOS DE CASO EMPREGANDO-SE O EQUIPAMENTO DE
MOLDAGEM DOS CORPOS-DE-PROVA 9 X 8 cm.......................................................122
6.2.3.1 – Caracterização dos materiais................................................................................123
6.2.3.2 – Traços empregados.................................................................................................125
6.2.3.3 – Moldagem das peças...............................................................................................127
iv
6.2.3.4 – Apresentação e análise dos resultados..................................................................131
6.2.4 – CONCLUSÕES..........................................................................................................141
6.3 – AVALIAÇÃO DA INTER-RELAÇÃO EQUIPAMENTO DE VIBRO-
COMPRESSÃO x CONCRETO..........................................................................................144
6.3.1 – CONCEPÇÃO DO EQUIPAMENTO PRÓTOTIPO DE VIBRO-COMPRESSÃO
.................................................................................................................................................145
6.3.1.1 – Projeto e execução do sistema de vibração...........................................................145
6.3.1.2 – Projeto e execução do sistema de compressão......................................................150
6.3.2 – MOLDAGEM DAS PCP...........................................................................................153
6.3.2.1 – Procedimentos para a moldagem das PCP – Determinação da resistência à
compressão e tempo de vibro-compressão..........................................................................154
6.3.2.2 – Procedimentos para a moldagem das PCP – Avaliação da textura...................157
6.3.3 – INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS DE MÁQUINA NO TEMPO DE VIBRO-
COMPRESSÃO E NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DAS PCP – ESTUDOS DE
CASO......................................................................................................................................159
6.3.3.1 – Metodologia empregada.........................................................................................159
6.3.3.2 – Apresentação e análise dos resultados..................................................................166
6.3.4 – AVALIAÇÃO EM ESCALA REAL DA INFLUÊNCIA DO TIPO DE MISTURA
NO TEMPO DE VIBRO-COMPRESSÃO DAS PCP........................................................183
6.3.5 – CONCLUSÕES..........................................................................................................186
6.4 – CORRELAÇÃO ENTRE O TEMPO DE VIBRO-COMPRESSÃO DE UMA
MÁQUINA VIBRO-PRENSA REAL E A ENERGIA DE COMPACTAÇÃO DO
SOQUETE / TEMPO DE VIBRO-COMPRESSÃO DO EQUIPAMENTO PRÓTOTIPO
.................................................................................................................................................188
6.4.1 – METODOLOGIA EMPREGADA..........................................................................188
6.4.1.1 – Moldagem das peças...............................................................................................188
6.4.2 – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS........................................190
6.4.2.1 – Tempo de vibro-compressão em função da massa específica verde das PCP -
MONTANA............................................................................................................................190
6.4.2.2 – Energia de compactação em função da massa específica verde dos corpos-de-
prova 9 x 8 cm........................................................................................................................191
6.4.2.3 – Tempo de vibro-compressão em função da massa específica verde das PCP –
equipamento protótipo..........................................................................................................193
v
6.4.2.4 – Correlação entre o tempo de vibro-compressão do equipamento da MONTANA
e a energia de compactação dos corpos-de-prova 9 x 8 cm................................................195
6.4.2.5 – Correlação entre o tempo de vibro-compressão do equipamento da MONTANA
e o tempo de vibro-compressão do equipamento protótipo...............................................197
6.4.3 – CONCLUSÕES..........................................................................................................199
6.5 – AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DAS CONDIÇÕES SUPERFICIAIS DAS PCP
.................................................................................................................................................200
6.5.1 – METODOLOGIA EMPREGADA..........................................................................201
6.5.1.1 – Aquisição das imagens............................................................................................201
6.5.1.2 – Calibração do scanner............................................................................................202
6.5.1.3 – Definição da resolução............................................................................................204
6.5.1.4 – Comparação entre uma escala de textura de PCP definida pelo olho humano e o
desvio padrão do histograma de freqüência........................................................................205
6.5.1.5 – Avaliação quantitativa da textura das PCP produzidas em uma máquina vibro-
prensa real e no equipamento protótipo..............................................................................208
6.5.2 – CONCLUSÕES..........................................................................................................210

7 – PROPOSTA DE UM MÉTODO EXPERIMENTAL DE DOSAGEM PARA PCP.211
7.1 – DEFINIÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DAS PCP...........................211
7.2 – SELEÇÃO DOS MATERIAIS A SEREM EMPREGADOS...................................213
7.3 – PROPORÇÕES ENTRE OS AGREGADOS.............................................................214
7.4 – TRAÇOS E PERCENTAGEM DE VOLUME DE SÓLIDOS A SEREM
EMPREGADOS NO ESTUDO DE DOSAGEM................................................................217
7.5 – MOLDAGEM DAS PEÇAS E DETERMINAÇÃO DA UMIDADE ÓTIMA.......217
7.6 –CONSTRUÇÃO DAS CURVAS DE DOSAGEM......................................................220
7.7 – CORRELAÇÃO DA ENERGIA OU DO TEMPO DE VIBRO-COMPRESSÃO
PARA MOLDAGEM DAS PEÇAS COM O TEMPO DE VIBRO-COMPRESSÃO DA
MÁQUINA VIBRO-PRENSA..............................................................................................221
7.8 – DEFINIÇÃO DO TRAÇO PRELIMINAR................................................................223
7.9 – AJUSTES FINAIS NA MÁQUINA VIBRO-PRENSA.............................................226
7.10 – EXEMPLO ILUSTRATIVO DO MÉTODO DE DOSAGEM...............................228
7.10.1 – Parâmetros da mistura antiga................................................................................228
7.10.2 – Determinação das proporções entre os agregados................................................228
vi
7.10.3 – Avaliação da textura no equipamento protótipo..................................................230
7.10.4 – Traços e porcentagens de volume de sólidos empregadas no estudo de dosagem
.................................................................................................................................................231
7.10.5 – Determinação da umidade ótima...........................................................................232
7.10.6 – Moldagem das peças e construção do ábaco de dosagem....................................232
7.10.7 – Definição do traço preliminar................................................................................235
7.10.8 – Determinação da umidade ideal para o traço preliminar....................................237
7.10.9 – Resultado do estudo de dosagem para testes na máquina vibro-prensa............238

8 – CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................239

9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................................243

ANEXOS – RESULTADOS.....................................................................................................251
ANEXOS – PROCEDIMENTOS.............................................................................................264