Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS FERNANDO TÚLIO RUFINO DE LUCENA AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO SISTEMA CONSTRUTIVO COMPOSTO POR CONCRETO - PVC João Pessoa – PB Março/2015 FERNANDO TÚLIO RUFINO DE LUCENA AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICA DO SISTEMA CONSTRUTIVO COMPOSTO POR CONCRETO - PVC Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal da Paraíba, como parte das exigências para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de Materiais. Orientadores: Dr. Heber Sivini Ferreira e Dr. Ulisses Targino Bezerra João Pessoa – PB Março/2015 FERNANDO TÚLIO RUFINO DE LUCENA AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DO SISTEMA CONSTRUTIVO COMPOSTO POR CONCRETO – PVC BANCA EXAMINADORA ________________________________________ Prof. Dr. Heber Sivini Ferreira Presidente da Banca-Orientador ________________________________________ Prof. Dr. Ulisses Targino Bezerra Orientador ________________________________________ Prof. Dr. Ramon Alves Torquato Avaliador ________________________________________ Prof. Drª. Sheila Alves B. C. Rego. Avaliador João Pessoa- PB, 04 de Março de 2015 DEDICATÓRIA A minha tia Carminha (in memoriam), que se faz presente em todos os dias da minha vida, sempre vibrou com minhas conquistas e compartilhava dos meus sonhos, sempre com entusiasmo e alegria AGRADECIMENTOS Agradeço em primeiro lugar a Deus, pois sem sua compaixão não estaria aqui, por guiar meus caminhos, cuidar de minha saúde, me dar sabedoria e disposição para alcançar as metas e vitórias em minha vida. Aos meus pais, que com toda simplicidade e carinho ensinou-me a ser uma pessoa decente e respeitadora e sempre ser honesta acima de tudo, sempre buscar meus objetivos e nunca passar por cima de ninguém para conquistar algo. Aos meus orientadores os professores, DoutorHeber Sivini Ferreira e Doutor Ulisses Targino Bezerra, que me recebeu com dedicação e paciência, colaborando para que eu fizesse um bom trabalho. Agradeço a todos os meus amigos e colegas de curso que sempre estiveram presentes durante essa jornada, me dando força para não desistir e a todas as pessoas que direta ou indireta contribuíram para que mais um obstáculo fosse vencido, sempre apostando que eu seria capaz. Em especial as pessoas que foram cumplice durante essa etapa: Diego Ferreira, Ronaldo Marques, Caio Maia, Carlos Maviael, Aline Karla, Alex Backer, Ricardo Alves, Rivaldo Lins, Rafael Farias, Francisco Matheus (Chico), Alfredo Neto, Eduardo Nobrega, Valter Alves, Valter Pessoa, Luan Caetano, Rivaldo Lins, Berg Sales, Fabiana Kelly, Arthur Pereira, Tarcísio David. Não posso deixar de lembrar-se da galera do poker universitário em nome dos organizadores Ulisses Fernandes (Japa) e Dennys Pimenta (Pimentinha), sempre descontraindo e animando o fim do dia. E por fim, porém não menos importante o Bar do Guerreiro, local onde foram vividos muitos momentos inesquecível durante esse tempo, Valeu Edgar. Muito obrigado a todos, Fernando Túlio RESUMO A construção civil responde aproximadamente por 40% de toda atividade industrial do estado Paraíba. A maior parcela desse crescimento se dá no setor de habitação, com construção de conjuntos residenciais, casas populares e edificações de pequeno, médio e grande porte. Existe hoje uma demanda considerável e prazos cada vez menores para a conclusão dessas edificações e em vista dessa necessidade é imprescindível buscar soluções alternativas para atender ao público com prazos menores, buscando modelos construtivos alternativos que viabilizem o processo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar as propriedades mecânicas de edificações executadas com a tecnologia Concreto-PVC. As propriedades foram determinadas através de ensaios mecânicos, verificando sua conformidade de acordo com as normas brasileiras. Para análise das propriedades foram realizados os ensaios de consistência ou espalhamento de concreto, resistência à compressão aos 7e 28 dias e resistência à compressão. Os corpos de provas para realização dos ensaios foram coletados no canteiro de obra, a fim de reproduzir condições reais do processo construtivo Concreto-PVC. Com os ensaios realizados, mostrou-se uma variação na resistência do concreto usado na concretagem das paredes, de 5,66 a 10,85 MPa aos 7 dias e de 8,69a 22,46 MPa aos 28 dias. O valor médio do concreto foi de 15,85 MPa aos 28 dias, esse valor foi inferior ao exigido de acordo com a DIRETRIZ SINAT, que exige no mínimo 20 MPa. Com base nos dados obtidos sugere-se um estudo sobre as características do concreto utilizado. A estrutura encontra-se de acordo com a com NBR 15575, apenas com pequenas alterações sem comprometer o desempenho estrutural. As paredes possuem variações de temperaturas quando comparado às paredes internas e externas que vai de 0,4º a 7,9 ºC, dependendo do ambiente analisado. Palavras chave: concreto-PVC; construção civil; propriedades mecânicas; modelo construtivo. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Creche Mumbaba...................................................................................... 40 Figura 2 - Fluxograma das Atividades ....................................................................... 41 Figura 3 - Ensaio de Espalhamento do Concreto ...................................................... 42 Figura 4 - Confecção dos Corpos de Prova .............................................................. 44 Figura 5- Prensa Hidráulica ....................................................................................... 45 Figura 6 - Termômetro Infravermelho TD945. ........................................................... 48 Figura 7 - Espalhamento do Concreto Primeiro Ensaio ........................................... 49 Figura 8 - Espalhamentos do Concreto Segundo Ensaio .......................................... 50 Figura 9 - Espalhamentos do Concreto Terceiro Ensaio ........................................... 50 Figura 10 - Rompimento dos Corpos de Prova - 1º lote ............................................ 52 Figura 11 - Rompimento dos Corpos de Prova -2º Lote ............................................ 52 Figura 12 - Rompimento dos Corpos de Prova - 3º Ensaio ....................................... 53 Figura 13 - Resistencia à Compressão para 2º lote (7 e 28 dias) ............................. 55 Figura 14 - Resistencia à Compressão para 3º lote (7 e 28 dias) ............................. 56 Figura 15 - Comparativo das Resistências à Compressão Média dos 3 lotes com 7 e 28 dias ....................................................................................................................... 57 Figura 16 - Destacamento dos Perfis de PVC ........................................................... 59 Figura 17 - Forro de Lã de Vidro ............................................................................... 60 Figura 18 - Caixilho ...................................................................................................60 Figura 19 - Planta Baixa Creche Tipo B .................................................................... 61 Figura 20 - Paredes da Sala de Multiuso .................................................................. 62 Figura 21 - Paredes da Copa .................................................................................... 63 Figura 22 - Paredes do WC ....................................................................................... 63 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Valores de Consistência e Fluidez do Concreto ........................................ 51 Tabela 2 - Resultado do Ensaio à Compressão 1ºLote ............................................. 53 Tabela 3 - Resultado do Ensaio à Compressão 2º Lote ............................................ 54 Tabela 4 - Resultado do Ensaio à Compressão 3º Lote ............................................ 54 Tabela 5 - Valores Médios de Resistência à Compressão para os 3 lotes ............... 56 Tabela 6 – Medições das Temperaturas em vários Ambientes ................................. 64 SUMÁRIO 1- INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 12 2- OBJETIVOS ................................................................................................................................ 14 2.1 Objetivos Gerais .................................................................................................................... 14 2.2 Objetivos Específicos ..................................................................................................... 14 3- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................................... 16 3.1 - Sistema Construtivo Concreto-PVC ............................................................................... 17 3.1.1 – Características ............................................................................................................. 19 3.2 - PVC ......................................................................................................................................... 21 3.2.1 - PVC Usado na Construção Civil .............................................................................. 23 3.2.2 – PVC e o Meio Ambiente ............................................................................................. 24 3.3 – Concreto ............................................................................................................................... 25 3.3.1- Materiais Constituintes do Concreto ....................................................................... 26 3.3.1.1 - Cimento Portland ...................................................................................................... 26 3.3.1.2 - Agregados .................................................................................................................. 27 3.3.1.3 - Água de Amassamento ........................................................................................... 28 3.3.2 - Aditivos ........................................................................................................................... 29 3.3.3 - Propriedades do Concreto Fresco .......................................................................... 30 3.3.3.1 - A trabalhabilidade .................................................................................................... 31 3.3.3.2 - Segregação ................................................................................................................ 32 3.3.3.3 – Exsudação ................................................................................................................. 34 3.3.3.4 - Ar Contido no Concreto .......................................................................................... 35 3.3.4 - Propriedade do Concreto Endurecido ................................................................... 36 3.3.4.1 - Resistência Mecânica .............................................................................................. 36 3.3.4.2 - Massa Específica ...................................................................................................... 37 3.3.4.3 - Permeabilidade/Durabilidade ................................................................................ 38 4- METODOLOGIA ......................................................................................................................... 40 4.1- Materiais Utilizados.............................................................................................................. 40 4.2 - Métodos de Ensaio ............................................................................................................ 42 4.2.1- Consistência ou Espalhamento do Concreto (estado fresco) .......................... 42 4.2.2 - Consistência do Concreto e sua Fluidez ............................................................... 43 4.2.3 - Moldagem dos Corpos de Prova ............................................................................ 44 4.2.4 - Resistência Característica à Compressão aos 7 e 28 dias ............................... 45 4.2.5 - Desempenho Estrutural ............................................................................................. 46 4.2.5.1 - Resistência Estrutural e Avaliação Global ........................................................ 47 4.2.5.2 - Deformação ou Estados de Fissuração do Sistema Estrutural ................... 47 4.2.5.3 - Desempenho Térmico ............................................................................................. 48 5 –RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................................. 49 5.1 - Consistências do Concreto .............................................................................................. 49 5.2 - Resistências à Compressão ............................................................................................. 52 5.3 - Resistência Estrutural e Avaliação Global .................................................................. 59 5.4 – Deformação ou Estados de Fissuração do Sistema Estrutural ............................. 59 5.5 – Desempenho Térmico ....................................................................................................... 61 6 - CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................................ 67 6.1 - Sugestões Para Trabalhos Futuros ................................................................................ 68 7– REFERÊNCIAS ............................................................................................................................. 69 12 1- INTRODUÇÃO Nos últimos anos o Brasil tem passado por transformações em todos os setores fundamentais, o processo de urbanização ganha destaque, repercutindo principalmente na construção civil. Os negócios no setor de construção avançam desenfreadamente ano após ano, atualmente sendo uns dos pilares da economia brasileira (Castro, 2012). A construção civil vem ganhando destaque na economia da Paraíba, sendo o setor de maior geração de emprego e renda, a demanda imobiliária cresce generosamente principalmente na zona sul e leste da cidade João Pessoa-PB, esse crescimento pode ser relacionado às belezas naturais do litoral paraibano e à relação custo-benefício que a cidade oferece (Avelar, 2013). Atualmente existem dois modelos de sistemas construtivos predominantes, que são a alvenaria estrutural e o concreto armado, estes são os mais comuns.Além disso, eles possuem suas limitações em relação a tempo de produção, exigem um elevado índice de mão de obra e, tradicionalmente, são modelos geradores de resíduos. É notória a necessidade de uma evolução na produtividade desse seguimento, com diminuição de tempo de serviço e consequentemente diminuição de gasto, produzindo com a mesma qualidade e padrão. O sistema Concreto-PVC produz edificações com padrões de qualidade semelhante aos modelos existentes, com vantagens na redução do tempo de serviço, consequentemente a diminuição de custo com mão de obra, tornando o modelo construtivo cada vez mais viável. A construção civil vem causando impactos ambientais, que pode ser devido ao consumo de recursos naturais e ou geração de resíduos, existe uma grande dificuldade de conciliar a grande produção do setor, que é uma necessidade atual, com técnicas sustentáveis que seja menos agressivas ao meio ambiente. Diante da necessidade da construção civil no cumprimento de prazos e na diminuição de resíduos, uma busca por novos modelos construtivos é uma necessidade real. Na atualidade, o modelo Concreto-PVC vem ganhando espaço gradativamente no setor de construção civil do Brasil, esse fator se dá por ser um 13 processo rápido e menos agressivo ao meio ambiente quando comparado aos tradicionais. O Concreto-PVC é uma alternativa para construções rápidas e com qualidade comparável com as existentes no mercado, levando grande vantagem para o construtor que vai ganhar tempo de execução e um menor consumo de insumos e mão de obra (Santos, 2011). 14 2- OBJETIVOS 2.1 Objetivos Gerais Analisar as propriedades mecânicas do sistema construtivo Concreto-PVC de acordo com as normas brasileiras: NBR NM 68, NBR 5738, NBR 5739 e NBR 15575 -2. Tendo como estudo as creches construídas no Município de João Pessoa- PB. 2.2 Objetivos Específicos Para atingir o objetivo geral passou-se pelas seguintes etapas: (i) Determinar a consistência ou espalhamento do concreto (estado fresco), e a consistência do concreto mediante o espalhamento do tronco de cone na mesa Graff, de acordo com a NBR NM 68; (ii) determinar a resistência característica à compressão aos 28 dias, ou outra idade em razão de situações específicas (estado endurecido) e resistência à compressão na retirada dos escoramentos provisórios; (iii) determinar o desempenho estrutural, a resistência, deformação, estado de fissuração e avaliação global (estado limite de serviço),atento a vida útil do projeto sob as diversas condições de exposição: ação do próprio peso, sobrecargas de utilização, atuações do vento e outro, o comportamento da estrutura sobre ação de cargas gravitacionais, temperaturas, vento, recalques diferenças das fundações ou quaisquer outras solicitações passíveis de atuarem sobre a construção; 15 (iv) determinar o desempenho térmico, verificar as variações de temperatura entre as paredes internas e externas que consistiu a edificação. 16 3- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Segundo Schmidt (2013), no cenário atual observa-se a necessidade de mudanças para aumentar a competitividade entres as empresas, em que as mesmas buscam novas tecnologias que se adequem com o comportamento do mercado, que é cada vez mais competitivo e inovador, buscando reduzir custos de produção, custos indiretos e perdas. A construção civil tem um papel importante para a civilização, sendo uma das mais primitivas indústrias. Na habitação tem um papel importante por ser um lugar de refúgio e convívio familiar. Sua prática passa por constantes alterações, de acordo com a necessidade socioeconômica inserida (Oliveira e Oliveira, 2012). Além de adaptar a velocidade de consumo ainda existe a questão ambiental, que deve ser gerida para racionalização de recursos energéticos e insumos, sem esquecer dos resíduos gerados na construção civil. No Brasil predomina os modelos usados na construção civil, que são a alvenaria estrutural e o concreto armado, bastante difundidos, porém no cenário atual possuem limitações plausíveis em relação ao tempo de execução, custos com mão de obra, consumo excessivo de recursos naturais e geração de resíduos em todas as fases de produção (Domaraski e Fagiani, 2009). O sistema construtivo Concreto-PVC vem ocupando lugar de destaque com relação às limitações citadas anteriormente, sua rapidez no processo de produção é uma de suas várias vantagens para o construtor, que economiza com relação à mão de obra. Na questão ambiental contribui com a redução do consumo de insumos e uma menor geração de dejetos, que geralmente são alocados de forma inadequada (Gonçalves, 2010). De acordo com Freitas (2009), quando não é dada a destinação final adequada aos resíduos de construção civil, eles acabam sendo depositados clandestinamente em terrenos baldios, áreas de preservação permanente, vias e logradouros públicos. Tais resíduos, quando depositados irregularmente, causam 17 impactos que muitas vezes podem prejudicar o meio ambiente e a qualidade de vida da população. Segundo Paredes (2010), o projeto estrutural do sistema de Concreto- PVC assemelha-se muito ao projeto de alvenaria estrutural, já bastante difundido no Brasil, com a grande vantagem por sua elevada resistência, rapidez de execução, limpeza e economia de mão-de-obra. O Concreto-PVC é uma alternativa para suprir as necessidades atuais e futuras em relação à construção civil, por ser um processo rápido e ser menos agressor ao meio ambiente quando comparado aos convencionais, tendo potencial para concorrer com os sistemas construtivos atuais implantados no Brasil. 3.1 - Sistema Construtivo Concreto-PVC A tecnologia do sistema construtivo Concreto-PVC foi desenvolvida pela Royal Group Technologies, no início da década de 80, no Canadá. Ela chegou ao Brasil em 1998, com a construção de uma escola no município de Macaé, no Rio de Janeiro e, hoje, soma mais de 500000 m² de área construída nos mais diversos tipos de projetos, de casas populares do programa “Minha Casa, Minha Vida”, a pavilhões industriais, passando por edifícios multipavimentos, lojas, escolas e residências de alto padrão. No Brasil, a maior quantidade de obras de Concreto-PVC está concentrada na região sul, especialmente no Rio Grande do Sul (IBDA,2014). Conforme a Revista Construarte (2014), existe no mundo cinco tecnologias em sistemas construtivos com base em painéis de PVC preenchidos com concreto. No Brasil, duas empresas dispõem do knowhow, ambas no Rio Grande do Sul, são elas: Plásticos Vipal S.A., com fábrica instalada em Porto Alegre, e Royal do Brasil Technologies S.A., com escritório na mesma cidade. Cada empresa manipula sua própria formulação do composto de PVC. O sistema construtivo caracteriza-se por paredes internas e externas com função estrutural, constituídas por painéis de PVC preenchidos com concreto, os 18 painéis de PVC são dispostos na forma de fôrma e ficam incorporados à parede. Além da função de fôrma, servem de revestimento, assim não precisando de um acabamento final. Os paneis são ancorados em uma fundação, que geralmente do tipo radier, os mesmos são acoplados entre si por meio de encaixes laterais. O concreto é empregado podendo ser fluido ou auto adensável, assim possibilitando o preenchimento das fôrmas, não precisando de vibrações. De acordo com Paredes (2010), o sistema construtivo Concreto-PVC nasceu da junção de dois importantes materiais, já consagrados pela construção civil: o concreto e o PVC. Leves e modulares, os perfis de PVC são unidospor um sistema perfeito de encaixe, compondo um desenho que remete às formas convencionais de madeira usadas em concretagem, porém, diferentemente destas, não serão removidas. O interior dessa estrutura, cuja espessura varia de acordo com a destinação paredes externas com função estrutural ou divisórias internas, é então preenchido com concreto, tornando-se autoportante (com rigidez mecânica suficiente para se sustentar com apoio em uma só extremidade). Para Gonçalves (2010), neste sistema a construção de habitações segue precisamente o projeto original, pois se trata de um sistema industrial, onde os painéis entregues na obra já foram equacionados na fábrica. Com essa padronização tem uma redução nos custos da obra e no desperdício dos materiais, devido a um maior controle dos insumos. Tomando-se como referência a execução de uma casa de 43 m² construída com esse sistema construtivo, a produtividade estimada é de 2,41 homens h/m², com um prazo de execução de 12,9 dias. Os painéis de uma casa, por exemplo, podem ser montados e travados por quatro pessoas em apenas um dia de trabalho, possibilitando a execução da etapa de concretagem logo no dia seguinte (Gisele, 2013). Schmidt (2013) afirma que em empreendimentos populares, nos quais o custo é uma das variáveis mais importantes, a mão de obra, por conseguinte, tende a ser de pior qualidade. Essa consideração se reflete no padrão de acabamento das moradias que faz com que o uso de painéis de acabamento tenda a se tornar mais padronizado. 19 O Concreto-PVC passou a atrair o interesse de companhias habitacionais por causa da velocidade com que permite erguer casas de interesse social. Bem difundido no Rio Grande do Sul, o método de construção avança e já está presente em outros 11 estados. Através do programa Minha Casa, Minha Vida, ele hoje é aplicado também em Santa Catarina, Paraná, São Paulo, Rio de Janeiro, Espírito Santo, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso, Minas Gerais, Goiás, Bahia e Alagoas (Guaçuí, 2013). 3.1.1 – Características O sistema Concreto-PVC, caracteriza-se como um conjunto sistemático, que proporciona um ganho na produtividade que pode chegar a cerca de 40% no tempo total da obra, devido a rapidez em sua montagem, além disso, apresenta outras características como a economia no consumo de água, diminuição no consumo energético e uma menor geração de entulho (Téchne, 2010). De acordo com a Téchne (2013), a montagem do sistema construtivo dispensa o uso de equipamentos pesados, como guindaste e ferramentas especiais. Conforme avaliações realizadas por uma Instituição Técnica Avaliadora credenciada pelo Sistema Nacional de Avaliações Técnicas (SINAT), os painéis de PVC usados no sistema atendem às condições de conforto térmico e acústico, são resistentes à ação de fungos, à maioria dos agentes químicos e às intempéries, reduzindo a necessidade de manutenção das paredes. Permitem ampliações após a entrega do imóvel e também a aplicação de revestimentos tais como texturas e pintura, havendo necessidade de outros tipos de revestimento, como revestimento cerâmico e rebolco o PVC pode ser retirado, sem causar dano a estrutura da edificação. O sistema atende aos requisitos da norma NBR 15.575:2013 Edificações Habitacionais - Desempenho e às exigências dos principais programas habitacionais brasileiros. Segundo Schmidt (2013), o interior oco dos perfis facilita a colocação das armaduras e das tubulações das instalações elétricas, hidros sanitárias, de telefonia e de gás. 20 As formas que compõem o sistema são muito leves (8 kg/m² a 14 kg/m2), facilitando o processo de montagem, mesmo em locais de difícil acesso, como terrenos com topografia acidentada por exemplo. É uma solução diversificada, independentemente da localização geográfica ou do clima da região, além de ter aplicações em construções para uso privado ou de interesse público e social (IBDA, 2014). As paredes de PVC não necessitam de grandes manutenções, apenas água e sabão são suficientes para a limpeza. Apesar disto, existe a possibilidade de pintar as paredes de PVC, para isso, basta lixar a superfície e aplicar massa corrida dissolvida com a tinta desejada. Já estão sendo desenvolvidas tintas para a superfície do PVC (Domaraski e Fagiani, 2009). Para o usuário desse modelo construtivo existem inúmeras vantagens com relação aos modelos tradicionais, tais como: (i) Fácil limpeza e manutenção; (ii) longa vida útil; (iii) isolamentos térmico e acústico; (iv) resistência às intempéries, vento e maresia; (v) resistência à ação de fungos, bactérias e roedores; (vi) solidez; (vii) possibilidade de ampliação; e (viii) Resistência mecânica para fixações. Desvantagens: (i) Alto custo inicial; (ii) baixo potencial de reformas; (iii) vibrações (choques); 21 (iv) poucos fornecedores de painéis; (v) transporte dos materiais. Principal diferença do sistema Concreto-PVC para os tradicionais: (i) Velocidade expressivamente maior; (ii) redução expressiva de custos com mão-de-obra, custos indiretos; (iii) facilidade de limpeza e manutenção; (iv) alta resistência à intempéries; (v) aumento da área útil interna nas construções; (vi) simplicidade na edificação; (vii) facilidade de transporte (não requer equipamentos especiais); (viii) total controle nos cálculos de orçamento de materiais e outros custos; (ix) obra limpa, sem entulho, lixo ou desperdício; (x) construção sustentável que alia tecnologia à preservação do meio ambiente; (xi) redução do consumo de água potável; 3.2 - PVC Para o Instituto do PVC (2014), o PVC é um pó branco à temperatura ambiente, inodoro ou de odor brando e quimicamente estável, não ocorrendo decomposição ou reação com outros produtos em condições normais, o que o classifica como não corrosivo, não explosivo ou não inflamável. 22 A presença do cloro na cadeia do polímero torna o PVC um dos termoplásticos conhecidos mais versáteis. É o responsável pelo caráter natural ante chama e pelas inúmeras formas e propriedades do PVC. Devido à instabilidade da ligação carbono-cloro na cadeia, o polímero é sensível às temperaturas elevadas e à luz ultravioleta (Wang, 2001). Abi – Ramia (2012) diz que as propriedades físicas do PVC são de extrema importância para a sua comercialização, já que elas estão diretamente relacionadas à capacidade de absorção de estabilizantes e plastificantes e à estabilidade à degradação térmica na etapa de transformação da resina em produtos finais. Segundo Smith (2012), o cloreto de polivinila (PVC) é um plástico sintético amplamente utilizado que possui a segunda maior tonelagem de venda do mundo. A vasta utilização é atribuída, principalmente, a sua alta resistência química e a sua habilidade única de ser misturado com aditivos para produzir um amplo número de compostos com vasto intervalo de propriedades químicas e físicas. Segundo Begalli e Gabriella (2012), o PVC é o policloreto de vinila, resina termoplástica obtida pela poliadição do monômero de cloreto de vinila, não é um material como os outros os polímeros, sendo o único material plástico que não é 100% originário do petróleo. É um polímero extremamente versátil graças à polaridade da sua molécula (57% de cloro - derivado do cloreto de sódio e 43% de eteno - derivada do petróleo), permitindo assim que o PVC tenha uma boa compatibilidade com uma série de aditivos. Possui três átomos de hidrogênio, dois de carbono e um de cloro. O Instituto do PVC (2014) afirma que o uso global do PVC cresce a uma taxa de 4%a 7% ao ano e esse crescimento rápido e sustentável não se deve somente à excelente relação custo-benefício do PVC, mas também pelo fato de que não há nenhum outro material que possa ser modificado por aditivos na mesma extensão do PVC. Esse polímero pode ser processado com praticamente todas as tecnologias comuns. Araújo (2009) afirma que o PVC pode ter suas características alteradas dentro de um amplo espectro de propriedades em função da aplicação final, variando desde o rígido ao extremamente flexível, passando por aplicações que vão 23 desde tubo e perfis rígidos para uso na construção civil até brinquedos e laminados flexíveis para acondicionamento de sangue e plasma. O PVC é versátil, tem bom acabamento e de fácil utilização. As questões ambientais são importantes e espera-se que os transformadores e fabricantes de resina consigam caminhar juntos em busca de soluções que mantenham o equilíbrio entre a fabricação de um excelente material dentro de normas de proteção ambiental (Júnior e Holanda, 2011). Segundo Plástico (2013), o PVC, apesar de estar entre os três plásticos mais produzidos no mundo, é o plástico que menos aparece no lixo urbano. Isso ocorre porque 64% dos produtos de PVC são usados em aplicações de longa duração, com vida útil superior a 15 anos. 3.2.1 - PVC Usado na Construção Civil Segundo Rodolfo Jr. (2006), as aplicações diretamente ligadas à Construção Civil (tubos e conexões, perfis e fios e cabos principalmente) somam aproximadamente 62% da demanda total de PVC no Brasil. Nessas aplicações o PVC mostra excelente relação custo-benefício se confrontado com a de materiais concorrentes como a madeira, metais e cerâmicas, além de apresentar vantagens facilmente perceptíveis em quesitos como comportamento ante chama, resistência química e ao intemperismo, isolamento térmico e acústico, facilidade de instalação, baixa necessidade de manutenção e excelente acabamento e estética, dentre outras. Vale destacar que o segmento de perfis, que engloba chapas rígidas, é o de maior potencial de crescimento no Brasil. Segundo Smith (2012), o PVC é o termoplástico mais utilizado na construção civil, para qual se destinam 65% da sua produção total. No Brasil, o PVC vem se tornando uma opção em projetos residenciais, comerciais e industriais, e vem se destacando as mais importantes tendências de modernização da construção civil no país. 24 De acordo com Araújo (2009), devido a suas características, fica evidente que o PVC é matéria prima do desenvolvimento sustentável, tanto pela sua versatilidade quanto pelos segmentos de mercado no quais participa, notadamente aqueles ligados diretamente à Construção Civil, o que torna relevante cientifica e socialmente qualquer projeto de pesquisa cujo tema seja este material tão multifuncional. 3.2.2 – PVC e o Meio Ambiente Diversos aspectos comprovam tal diferenciação, de suas contribuições para o desenvolvimento sustentável à reciclagem, passando, inclusive, pela análise de ciclo de vida do produto. Um dos aspectos ambientais mais importantes e benéficos do PVC está na origem de suas principais matérias primas e insumos: cloro, eteno e água (Instituto do PVC, 2014). Para Solvay Indupa (2014), existem vários fatores que tornam o PVC um produto ecologicamente correto, que vai desde a fabricação até a sua reciclagem, são eles: (i) na fabricação, o PVC se diferencia pelo reduzido consumo de energia no processo de fabricação. O PVC consome menos petróleo que muitos materiais alternativos, contribuindo para a redução do aquecimento global e o efeito estufa. É constituído de cloro (57%), originado do sal marinho, e etileno (43%), extraído do petróleo; (ii) na transformação de muitos materiais (como o metal, a cerâmica e o vidro) exigem temperaturas extremamente elevadas que consomem muita energia. O PVC, pelo contrário, é transformado em temperaturas relativamente baixas, entre 170ºC e 200ºC; (iii) na utilização, a avaliação do impacto ecológico de um material também deve levar em consideração o seu desempenho durante a sua utilização. Neste sentido, os artigos produzidos a partir do PVC se distinguem graças à sua extraordinária longevidade e isso representa economia de energia; e 25 (iv) na reciclagem, tão importante quanto utilizar o mínimo de recursos naturais necessários para a fabricação dos produtos e melhorar o bem estar da sociedade é recuperar esses recursos utilizados para não ter que consumi-los novamente. Uma das formas de se conseguir esse benefício ambiental é através da reciclagem dos produtos. Nesse ponto, o PVC possui um papel destacado, uma vez que é facilmente reciclável. Nas empresas que transformam o PVC, as aparas de processo são recicladas internamente devido ao seu alto valor e pureza. No caso dos produtos de PVC em final de vida, destacam-se vários casos de sucesso no Brasil e no mundo. O balanço ecológico permite uma comparação realista entre os materiais, alguns produtos destinados à construção civil como perfis para janelas tiveram seus balanços ecológicos comparados recentemente na Alemanha e os resultados demonstraram que a utilização do PVC deve ser enquadrada entre as melhores soluções do ponto de vista ambiental. Estudos desse tipo, feitos em todo o mundo, vêm mostrando que os produtos em PVC possuem grandes vantagens ambientais quando comparados com materiais alternativos e tradicionais (Solvay Indupa, 2014). 3.3 – Concreto Concreto é uma mistura de cimento, agregado graúdo (brita ou cascalho), agregado miúdo (areia) e água em dosagens pré-determinadas. Essa mistura possui uma plasticidade para ser manuseada, logo adquirirá resistência e coesão com o passar do tempo, este fato ocorre devido às reações entre o aglomerante e a água. Segundo Andolfato (2002), o concreto fresco tem consistência plástica, podendo ser moldado, na forma e dimensões desejadas, bastando lançar a massa fresca no interior de formas de madeiras ou outro material adequado. Ao endurecer ele tem elevada resistência à compressão, mas baixa resistência à tração. Segundo Sousa (2009), o concreto é material construtivo amplamente disseminado. Pode-se encontrá-lo em casas de alvenaria, em rodovias, em pontes, 26 nos edifícios mais altos do mundo, em torres de resfriamento, em usinas hidrelétricas e nucleares, em obras de saneamento, até em plataformas de extração petrolífera móveis. Como diz Da Silva (2011), o concreto é, então, uma pedra artificial que sobre a pedra natural tem a vantagem de ser na forma e dimensões desejadas, oferecendo condições de plasticidade que facilitem as operações de manuseio indispensáveis ao lançamento nas formas, adquirindo com o tempo coesão e resistência. 3.3.1- Materiais Constituintes do Concreto O Concreto é um composto formado por vários componentes, onde cada um tem sua devida característica e função, sua quantidade deve ser dosada de acordo com o tipo de concreto requerido. 3.3.1.1 - Cimento Portland O cimento Portland é um material pulverulento, constituído de silicatos e aluminatos de cálcio, praticamente sem cal livre. Esses silicatos e aluminatos complexos, ao serem misturados com água, hidratam-se e produzem o endurecimento da massa, que pode então oferecer elevada resistência mecânica (Moreira, 2004). O processo de fabricação do cimento se dá pela extração do calcário, sendo beneficiado e misturado com argila em um moinho, produzindo um pó que será inserido em um forno, passando por tratamento térmico a temperatura em torno de 1450°C,resultando em pelotas duras conhecidas como clínquer, que por fim será 27 moída junto com substâncias carbonaticas e pozolânicas e escória de alto forno, transformando-se em um pó fino (cimento) pronto para uso. 3.3.1.2 - Agregados Agregados são materiais que estão presentes no concreto e ao serem adicionados com cimento e água, dar-se uma consistência inicial para trabalhabilidade, tendo uma parcela de 80% do peso do concreto, a forma e tamanho podem vir a variar as características finais do produto. Com a variação da quantidade e tamanho do agregado pode-se variar largamente as propriedades do concreto, sendo necessária uma dosagem correta para aplicação desejada. Os agregados podem ser classificados com relação ao seu tamanho de grão em duas classes: graúdo e miúdos. Pode-se também classificar com natural ou artificial, variando de acordo com sua origem, que pode servia beneficiamento humano, com a utilização de moinhos, sendo assim classificados como artificiais. Se extraído das jazidas naturais e sem nenhum beneficiamento humano, localizados em margens de rios, esse são classificados como naturais. Podemos classificar de outra forma, de acordo com sua massa especifica aparente, leves para pedra pomes, vemiculita, argila expandida, normais para areia, seixos e pedra britada, pesado para barita, magnetita e limonita. Na produção do concreto, considerando o mesmo traço, só variando o tipo de agregados miúdos e mantendo a mesma proporção, os agregados com alto teor de fino, necessitam de maior quantidade de água e consequentemente uma maior quantidade de cimento para manter a relação água/cimento, encarecendo o custo do concreto. No concreto, agregados miúdos com descontinuidade na sua distribuição granulométrica, no caso da areia que teve um maior teor de fino, necessitam de mais pasta de cimento para preencherem os vazios existentes entre eles os agregados graúdos utilizados, aumentando o consumo de cimento (Martins, 2008). 28 Substituição dos agregados usualmente empregados por agregados leves como a argila expandida e a vermiculita expandida pode proporcionar benefícios devido à redução da massa específica (Michevizet al., 2011) Segundo Drago (2009), foi observado que, quanto maior for a quantidade de areia fina contida no concreto, aumentará seu índice de absorção de água, quando comparada com um concreto com areia natural, a absorção da areia artificial é em média 27% maior, quando comparado com concreto com areia natural. 3.3.1.3 - Água de Amassamento Água de amassamento do concreto deve ser potável ou tratada, onde a mesma não possua substâncias nocivas ((matéria orgânica, resíduo sólidos, sulfatos, cloretos, açúcares e etc.) podem ser nocivos para os aglomerantes usados no concreto.) que venha comprometer a qualidade do concreto. Essa água tem como finalidade dar a plasticidade ao conjunto enquanto úmido e proporcionas as reações químicas do cimento. Água utilizada para amassamento de aglomerados deve possuir uma composição química padrão e uma quantidade mínima de impurezas, que esteja dentro dos parâmetros recomendados pelas normas técnicas brasileiras, afim de promover uma mistura homogenia, essas impurezas e sais dissolvidos na água. Segundo Bordin (2011), a água de abastecimento público é adequada para o concreto e já vem sendo utilizada, não necessitando de ensaio. A água potável que atende a Portaria nº 518 do Ministério da Saúde é considerada dentro dos padrões exigidos pela norma da ABNT/CB-18 e pode ser utilizada sem restrição para a preparação do concreto. A água de esgoto, mesmo com tratamento, não é adequada para uso em concreto, devido sua grande quantidade de sulfetos, que são altamente nocivos ao concreto. Quando a água vem de fontes subterrâneas, ou quando é de captação pluvial ou ainda oriunda de processo residual industrial, podem ser boas para uso do 29 concreto, mas devem ser ensaiadas. No caso de água salobra (água com salinidade entre a da água do mar e as chamadas águas doces) também podem ser utilizadas, mas somente no concreto não armado. Em ambos os casos, segundo a norma, a água deve ser ensaiada. A água do mar não é adequada para construção civil. Em uma visão global, à água de amassamento não é vista como material levando em consideração o custo, sendo que um metro cúbico de concreto pode consumir até 200 litros dependo do tipo de traço a ser utilizado. A qualidade do concreto está diretamente ligado ao fator água/cimento, essa dosagem quanto maior ou menor vai influenciar diretamente na resistência do concreto, no geral a adição excessiva de água pode causar diminuição da resistência do concreto. A quantidade pode variar depende do teor de umidade contida no agregado miúdo (areia), daí sai à necessidade de experimentos para saber a dosagem correta da água. As pesquisas em concreto mostram que as propriedades melhoram com a redução de água aplicada no concreto, então se deve evitar a utilização de concreto mais fluido, empregado nos canteiros de obras, que tem a finalidade facilitarem a concretagem, visto que os maiores defeitos do concreto vêm do excesso de água utilizada. Segundo Paredes e Bronholo (2013), para o intervalo em estudo, existe um ganho significativo na resistência inicial das amostras produzidas com água aquecida, desde as primeiras idades. É importante observar que, na avaliação do presente estudo, a variação de ganho de resistência tende a se manter um pouco mais tênue nas idades mais avançadas, à medida que a hidratação se consolida. 3.3.2 - Aditivos Aditivos são produtos químicos que podem ser adicionados antes ou depois da mistura do concreto, que tem como objetivos o melhoramento de suas características tanto no estado fluido como no estado rígido, sua aplicação melhora 30 o desempenho mecânico e de resistências quando submetidos a condições químicas (intempéries) e físicas (solicitações mecânicas), para o objetivo da adição ocorra são necessários ensaios com dosagem convenientes as repostas. Existem vários tipos de ativos e com composição diversificada, alguns podem melhorar alguns aspectos, trabalhabilidade, resistência, compacidade, durabilidade, bombeamento e fluidez. Outros podem diminuir algumas características, permeabilidade, retração, calor de hidratação, tempo de pega e absorção de água. No Brasil os principais aditivos utilizados são: plastificante, aceleradores, retardadores, superplastificante, incorporadores de ar e impermeabilizantes. Plastificantes – Tem a finalidade de aumentar a plasticidade do concreto, diminuindo o consumo de água em consequência aumentar a resistência à compressão do concreto, usa-se de 0,2% a 0,5% da massa de cimento; aceleradores- pode ser usado entre 1% a 3% da massa do cimento, com a função oferecer pega mais rápida e resistência inicial mais elevada; retardadores - pode ser usado entre 0,2% e 0,5% da massa do cimento, com a função aumentar o tempo de início de pega; incorporadores de ar - Ao ser incorporado no concreto forma pequenas bolhas de ar, assim aumentando a coesão do concreto e trabalhabilidade, usa-se aproximadamente 0,05% da massa do cimento; e impermeabilizantes – Esse tipo de ativo aumenta a coesão de mistura que provocam um maior adensamento do concreto. 3.3.3 - Propriedades do Concreto Fresco Segundo Martins (2008), entende-se como concreto fresco, o concreto no estado plástico, antes do endurecimento. Ainda que suas propriedades no estado fresco sejam de interesse para a aplicação, sabe-se que elas estão relacionadase 31 têm grande implicação nas propriedades do concreto endurecido. Algumas propriedades do concreto endurecido dependem fundamentalmente de suas características enquanto no estado fresco. A propriedade desejada do concreto varia de acordo com o tipo de obra que será executada, sendo imprescindíveis as propriedades para cada tipo de aplicação. As dosagens entre os constituintes do concreto irão definir a sua resistência final, módulo de deformação e sua durabilidade frente os agentes agressores que serão sujeitados, o traço do concreto é definido pela quantidade de agregado e quantidade de cimento. A quantidade de água de amassamento também influência a qualidade final do produto. Algumas propriedades do concreto não são fáceis de ser mensurada devido à dificuldade de ensaiar as partículas separadas, a resistência à compressão dos componentes do concreto (agregados) pode ser medidas indiretamente, com a medição da resistência à compressão. Nesse pequeno espaço de tempo em que o concreto se torna plástico as principais características de maior importância são: consistência, coesão e homogeneidade, a interação dessas caraterísticas denomina-se trabalhabilidade. 3.3.3.1 - A trabalhabilidade Está associada a três características: facilidade no adensamento do concreto e redução de vazios, facilidade a moldagem, preenchendo os vazios existentes entre a forma e as ferragens, resistência a segregação e manutenção da homogeneidade da mistura, durante o manuseio e possíveis vibrações. A trabalhabilidade do concreto fresco determina a facilidade com o qual um concreto pode ser manipulado sem segregação nociva. De todas as formas, um concreto que seja difícil de lançar e adensar não só aumentará o custo de manipulação como também terá resistência, durabilidade e aparência, inadequadas. De forma similar, misturas com elevada segregação e exsudação, são mais difíceis 32 acabamento e mais caras e fornecerão concreto menos durável. Portanto trabalhabilidade pode afetar tanto o custo quanto a qualidade do concreto (Mehta e Monteiro, 1994). Para De Carvalho (2009), trabalhabilidade não é uma propriedade intrínseca do concreto, pois deve ser relacionada ao tipo de construção e métodos de lançamento, adensamento e acabamento. Um concreto que pode ser prontamente lançado em uma fundação maciça sem segregar poderia ser totalmente inadequado para uma peça estrutural fina. Como visto em Neville (1997), a trabalhabilidade deve ser definida como uma propriedade física inerente ao concreto sem referência às circunstâncias de um tipo particular de construção e que determina a facilidade de lançamento e adensamento do concreto, com ausência de segregação. Para uma trabalhabilidade adequada do concreto não depende exclusivamente da água utilizada, uma maior dosagem de água não leva o concreto a uma melhor trabalhabilidade, pode levar muitas vezes á exsudação, a segregação ou ao aumento do abatimento. A trabalhabilidade vai depender da dosagem adequada e do teor e tipo de aditivo, a compatibilização do concreto vai depender do conhecimento da característica e a proporção dos componentes das misturas. Um concreto dito trabalhável é aquele quando colocado dentro da forma possa fluir entre os vazios, e manter-se estável e homogêneo e coeso durante o transporte, sem que segregue, e também que permita um bombeamento e de fácil adensamento expulsando bolhas de ar aprisionadas proporcionando um bom acabamento. 3.3.3.2 - Segregação A segregação se contrapõe a trabalhabilidade, deve ser controlada o máximo possível, ela pode ocorrer em qualquer etapa da produção do concreto. Quando ocorre esse fato observa-se uma separação dos componentes da mistura, 33 ocorrendo no momento o transporte e/ou lançamento, o concreto perder sua homogeneidade. Estudos mostram que as diferenças de massa e dimensões dos constituintes da mistura causam essa patologia. A segregação pode ser interna e externa, na primeira as partículas maiores e mais pesadas depositam-se na parte inferior no momento de preenchimento do molde devido ao declive, já á externa ocorre quando há separação da argamassa da mistura. Para quantificar a segregação não existem ensaios normatizados, a observação e a experiência do trabalhador são de fundamental importância, a inspeção por testemunho extraído em geral são adequados para determinação da segregação. Segundo Geyer e De Sá (2006), a segregação é definida como sendo a separação dos componentes do concreto fresco de tal forma que sua distribuição não seja mais uniforme. Existem, basicamente, duas formas de segregação. A primeira, típica de concretos pobres e secos, os grãos maiores do agregado tendem a separar-se dos demais durante as operações de lançamento com energia demasiada ou vibração excessiva. A segunda, comum nas misturas muito plásticas, manifesta-se pela nítida separação da pasta de mistura. De acordo com Andrade (2005), a segregação ocorre no lançamento inadequado do concreto ou uma má vibração, com isso, os agregados graúdos separam-se do restante da pasta formando uma grande quantidade de vazios e porosidade, facilitando a infiltração de água e decrescimento de sua resistência, isso ocorre devido as massas específicas dos materiais componentes do concreto serem distintas e com o efeito da diminuição tende a se separar. As diferenças de tamanho das partículas e da massa específica dos componentes constituem a causa primária da segregação, podendo ser controlada pela escolha de granulometria adequada e pelo cuidado no manuseio (Neville, 1997). 34 3.3.3.3 – Exsudação Exsudação ocorre quando parte da agua de amassamento sobe até a superfície do concreto fresco, essa migração pode causar sedimentação do concreto. Os constituintes não absorvem toda água da mistura, aparecendo água na superfície do concreto mesmo após o lançamento, além de causar inúmeros problemas como a aderência e aumento da permeabilidade do concreto, quando a água retida evapora, poderá causar existência de camada de concreto fraca, porosa e de pouca durabilidade. Ao migrar para a superfície as moléculas de água podem carregar partículas fina de cimento, formando uma pasta que impede a formação de novas camadas de concreto, quando isso ocorre essa camada deve ser retirada. Segundo a NBR 12655:2009 – o profissional responsável pela execução deve escolher o tipo de concreto, consistência, dimensão dos agregados e demais propriedades de acordo com o projeto e com as condições de aplicação. Deve também verificar e atender todos os requisitos da norma. Segundo Neville e Brooks (2010), a exsudação não é necessariamente prejudicial. A relação água/cimento efetiva pode ser diminuída, com consequente aumento da resistência, se a exsudação não for perturbada (e a água evaporar). Apesar de dependente da quantidade de água de mistura, a tendência á exsudação depende muito das propriedades do cimento. Segundo Sousa (2011), embora associada à concretagem em clima quente, a retração plástica pode ocorrer em qualquer condição climática que produza uma elevada taxa de evaporação da umidade superficial do concreto. Quando a taxa de evaporação da umidade superficial do concreto é maior que a velocidade de exsudação do concreto, não é possível repor, em tempo hábil, à água evaporada. Nesse caso, são criados espaços que geram tensões de tração e que podem causar fissuração, caso essas tensões sejam maiores que a resistência do concreto naquele momento. 35 3.3.3.4 - Ar Contido no Concreto O ar contidono concreto originar-se por duas situações, no uso de aditivos e no aprisionamento de ar devido às reações físico-químicas que ocorre no concreto, as bolhas aprisionadas têm uma ordem de 100µm a 1000µm e as incorporadas com pelos aditivos de 100 µm 200 µm. O principal objetivo da incorporação do ar é proteção do concreto endurecido sobre baixa temperatura (gelo), em contra partida no concreto fresco essa incorporação melhora a trabalhabilidade de concretos pobres. Segundo o Instituto Brasileiro de Impermeabilização, aditivo é que permite incorporação durante o amassamento do concreto uma quantidade controlada de pequenas bolhas de ar, uniformemente distribuídas, que permanecem no material no estado endurecido. Quando há incorporação de ar, existem uma mudança com relação a quantidade de agregado miúdo (areia) que deve ser diminuída do mesmo volume que o ar é incorporado, o cimento e os agregados graúdos são mantidos a mesma quantidade. Segundo Da Silva (2011), a água necessária para obter-se uma dada consistência é por essa razão menor do que no concreto sem agente incorporador de ar. Desta maneira, a diminuição da relação a/c parcial ou totalmente compensa a resistência mais baixa causada pelo aumento dos vazios internos. Em geral, misturas contendo ar incorporado para as finalidades mencionadas acima tem menos do que 10% de ar. De acordo com o manual da Vedacit (1999), adições excessivas do aditivo não incorporam maior volume de ar do que sua característica química permite, mas tornam o cimento hidrófobo, podendo levá-lo à floculação. Segundo Romano et al. (2012), a incorporação de ar em pastas cimentícias impacta diretamente na densidade das mesmas, fato que pode induzir a erros em medidas reológicas decorrentes de fatores inerciais nos ensaios. 36 3.3.4 - Propriedade do Concreto Endurecido Segundo Guimarães e Dos Santos (1999) O conjunto de propriedades e características de um concreto é o que o qualifica, devem, entretanto, serem consideradas em termos relativos, segundo a exigência da obra a ser utilizado. Por exemplo: a impermeabilidade de um concreto é característica essencial para concretos utilizados em estruturas hidráulicas, não sendo tão rigidamente exigida em concretos utilizados em estruturas de edifícios residenciais, quando as exigências fundamentais são deslocadas para características mecânicas de resistência e rigidez. 3.3.4.1 - Resistência Mecânica A resistência final de o concreto estar diretamente ligada com a relação da pasta (cimento/água) e dos agregados graúdos e miúdos. Segundo Lima (2010), para o caso do concreto convencional, a resistência do agregado deve ser igual ou superior à resistência do concreto que se deseja produzir. No que diz respeito à ligação pasta/agregado, esta depende, basicamente, da forma, da textura superficial e da natureza química dos agregados. O concreto resiste bem aos esforços de compressão e muito pouco aos esforços de tração. A sua resistência de tração simples é de 1/10 da compressão e 1/5 da flexão. De acordo com Freitas (2012), as principais propriedades mecânicas do concreto são: resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade. Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios, executados em condições específicas e geralmente, realizados para controle de qualidade e atendimento às especificações. 37 Segundo Pimenta (2012), processo de endurecimento dos concretos à base de cimento Portland é muito longo, podendo levar mais de dois anos para completar-se. Com a idade o concreto endurecido vai aumentando a resistência a esforços mecânicos. Aos 28 dias de idade já adquiriu cerca de 75 a 90% de sua resistência total. É na resistência mecânica apresentada pelo concreto endurecido 28 dias após a sua execução que se baseia o cálculo dos elementos de concreto. De acordo com Pacheco e Helene (2013), a resistência à compressão é uma propriedade muito sensível, capaz de indicar com presteza as eventuais variações da “qualidade” de um concreto, da dosagem ou de seus insumos. 3.3.4.2 - Massa Específica Segundo Bastos (2006), a massa específica dos concretos simples gira em torno de 2400 kg/m3. Considerando para as estruturas comuns uma taxa média de armadura de 100 kg de aço para cada metro cúbico de concreto, a massa específica do concreto armado resulta 2500 kg/m3. De acordo com Siqueira (2008),além da massa específica, outra informação usualmente necessária para a dosagem de concretos, é a massa unitária, que é definida como a massa das partículas do agregado que ocupam uma unidade de volume. O fenômeno da massa unitária surge, porque não é possível empacotar as partículas dos agregados juntas, de tal forma que não haja espaços vazios. O termo massa unitária é assim relativo ao volume ocupado por ambos agregados e vazios. A massa unitária aproximada dos agregados comumente usados em concreto normalmente varia de 1300 kg/m3 a 1750 kg/m3. 38 3.3.4.3 - Permeabilidade/Durabilidade Segundo Da Silva (2011), é a capacidade do concreto de resistir à ação das intempéries de ataques químicas e abrasão. Logo a escolha criteriosa dos materiais e da dosagem é fundamental na definição de que tipo de ataque (físico ou químico) a estrutura estará exposta. A durabilidade do concreto pode ser determinada pela propriedade da permeabilidade, sendo dependente das propriedades dos materiais que os constrói, existem vários modelos para caracterizar a permeabilidade Tais como: lei de Darcy, modelo de Katz-Thompson, métodos de Figg. As características do concreto são importantes para a durabilidade. Sua qualidade está ligada diretamente com a relação água-cimento, através da porosidade e consequente vulnerabilidade à penetração de água e de gases no concreto. Segundo Neville (2010), o significado de durabilidade liga-se ao desempenho satisfatório para o qual aquele componente ou material foi projetado, mantendo assim, suas condições de resistência normais para o serviço empregado. De acordo com Brandão e Pinheiro (1999) quando ocorre a deterioração de forma rápida, ou seja, antes do tempo determinado, podemos citar alguns fatores que influenciam: Materiais inadequados, utilização inadequada na obra, erros de projetos, assim como, erros de execução dentre outros. Com esse estudo realizado sobre os componentes que constituem o sistema construtivo Concreto-PVC e suas características, pode-se seguir uma diretriz para execução do presente trabalho, de forma a obter os resultados esperados de acordo com a teoria, assim respaldando o trabalho realizado. Para realização dos ensaios no concreto o conhecimento de seus componentes é de fundamental importância, visto que as variações das quantidades e características de seus constituintes resultam em propriedades diferenciadas. 39 O conhecimento sobre o modelo construtivo facilitará os processos de execução dos ensaios, facilitando a identificação de possíveis irregularidades e confrontar com os modelos teóricos. 40 4- METODOLOGIA São apresentados os tipos de ensaios e as metodologias e que foram utilizadas para analisar as propriedades do sistema construtivo Concreto-PVC, de acordo com as normas brasileiras: NBR NM 68, NBR 5739 e NBR 15575 -2. Segundo Garcia (2012), todo projeto de engenharia requer, para a sua viabilização, um vasto conhecimento das caraterísticas, propriedades e comportamento dos materiais disponíveis, os critérios de especificação ou escolha de materiais impõem, para realização de ensaios, métodosnormatizados que objetivam levantar as propriedades mecânicas e seu comportamento sob determinadas condições de esforços. 4.1- Materiais Utilizados Foram utilizados para a realização do presente trabalho perfis de PVC e Concreto obtidos na obra da creche de concreto PVC, Localizada loteamento Mumbaba. Figura 1 - Creche Mumbaba Fonte: Arquivo pessoal (2014) 41 Visto que cada material possui características intrínsecas, assim possuindo respostas diferentes quando submetidos a solicitações mecânicas, houve a necessidade de quantificar essas respostas. Para isso foram realizados ensaios normatizados, com os resultados obtidos pode-se prever sua vida útil e suas possíveis falhas, esse conhecimento é fundamental importância para um engenheiro executar um projeto. Para analisar as propriedades do modelo construtivos Concreto-PVC, realizou-se algumas análises do projeto, através dos ensaios que são descritos a seguir: Figura 2 - Fluxograma das Atividades 42 4.2 - Métodos de Ensaio A seguir será descritos os ensaios realizados e a metodologia utilizada. 4.2.1- Consistência ou Espalhamento do Concreto (estado fresco) De acordo com a NBR NM 68, pode-se determinar a consistência do concreto mediante o espalhamento do tronco de cone na mesa de Graff. A mesa deve estar nivelada em local protegido isento de choques e vibrações, os moldes devem estar limpos e umedecidos antes do ensaio, o molde tronco cônico deverá ser colocado sobre a mesa, onde vai ser colocado o concreto (figura 2). A execução de todas as etapas do ensaio, não pode ter tempo superior a 5 mim. Realizou-se três ensaios de espalhamento de concreto. Figura 3 - Ensaio de Espalhamento do Concreto Fonte: Comunidade da Construção (2015) 43 4.2.2 - Consistência do Concreto e sua Fluidez A consistência do concreto foi determinada pela média aritmética dos diâmetros maiores, foi utilizada uma régua posicionada paralelamente aos lados da mesa, com as leituras dos diâmetros obtivemos a consistência e a fluidez do concreto de acordo com as seguintes formula: Consistência (D) 𝐷 = d1+ d2 2 (Equação 1) Onde: D = Consistência do concreto; d1 e d2 são os diâmetros medidos Fluidez 𝑓 = D d (Equação 2) Onde: f é a fluidez do concreto; D é a consistência do concreto d é o diâmetro da base maior do molde tronco cônico (200 mm). 44 4.2.3 - Moldagem dos Corpos de Prova Os moldes foram limpos e revestidos internamente com uma fina camada de óleo mineral, o concreto foi moldado com auxílio de uma concha (figura 3), que foi deslocada ao redor do molde a fim de assegurar uma distribuição simétrica. Os Moldes foram preenchidos por duas camadas de concreto e adensado com 12 golpes esse procedimento foi realizado com todos os moldes usados na confecção dos corpos de provas nos três lotes de amostras de concreto. Foram moldados 12 corpos de prova para cada lote ensaiados, totalizado 32 corpos de prova. Após a moldagem os corpos de prova passaram 24 horas na obra, em local seguro, livres de vibrações e intempéries antes de serem desmoldados. Figura 4 - Confecção dos Corpos de Prova Fonte: Arquivo pessoal (2014) 45 4.2.4 - Resistência Característica à Compressão aos 7 e 28 dias Segundo a NBR 5739, demonstra o método pelo qual devem ser ensaiados à compressão os corpos de prova cilíndricos de concreto a fim de avaliar a resistência a compressão do concreto em diferentes idades. Foram realizados ensaio a compressão aos 7 e 28 dias, portanto 6 corpos de prova rompidos aos 7 dias e outros 6 rompidos aos 28 dias, totalizando o rompimento de 12 corpos de prova para cada lote coletado de concreto utilizado para o preenchimento dos moldes de PVC. Os ensaios foram realizados no LABEME – Laboratório de Ensaio de Materiais e Estruturas, localizado na Universidade Federal da Paraíba. A figura 4 apresenta a prensa hidráulica, que foi utilizada para realização dos ensaios de compressão. Figura 5- Prensa Hidráulica Fonte: Arquivo Pessoal (2014) 46 A resistência à compressão foram obtida, dividindo-se a carga da ruptura pela área da seção transversal do corpo de prova, o resultado deve ser expresso em MPa. As equações usadas nos cálculos estão demostradas a seguir: Ensaio de Compressão corpo de prova 10x20 cm: Área da Seção Transversal: Área da Base: π * r2 Raio: 5 cm = 0,05 m σ = F A σ = N A σ = Kgf A x 9,80665(equação 3) Onde: σ = Tensão (Mpa); F = Carga limite (Kgf); A = Área (m²); 1 kgf = 9,80665 N. 4.2.5 - Desempenho Estrutural A NBR 15575 estabelece os requisitos e critérios de desempenho que se aplicam ao sistema estrutural da edificação habitacional, utilizada como um procedimento de avaliação do desempenho de sistemas construtivos. Requisitos aplicáveis somente para edificações de até cinco pavimentos. 47 4.2.5.1 - Resistência Estrutural e Avaliação Global Segundo a NBR 15575-2, deve-se analisar o nível específico de segurança contra a ruína, considerando-se as combinações de carregamento de maior probabilidade de ocorrência, ou seja, aquelas que se referem ao estado-limite último. Foram avaliados os requisitos gerais previsto na NBR 15575-2,atento a vida útil do projeto sob as diversas condições de exposição (ação do peso próprio, sobrecargas de utilização, atuações do vento e outros), foram avaliados os seguintes quesitos: a) Não ruir ou perder a estabilidade e deformações de nenhuma de suas partes; b) não prejudicar a manobra normal de partes móveis, tais como portas e janelas, nem repercutir no funcionamento anormal das instalações em face das deformações dos elementos estruturais. 4.2.5.2 - Deformação ou Estados de Fissuração do Sistema Estrutural De acordo com a NBR 15575-2, sobre a ação de cargas gravitacionais, temperatura, vento, recalques diferencias das fundações ou quaisquer outras solicitações passíveis de atuarem sobre a construção, os componentes estruturais não podem apresentar: a) Deslocamento dos pilares, paredes, vigas lajes (componentes visíveis) devido a cargas gravitacionais, permanentes e acidentais; b) destacamento fissura em vedações ou acabamentos, falhas na operação de caixilhos e instalações (pisos, forros, etc). 48 4.2.5.3 - Desempenho Térmico A NBR 15575-4 estabelece os requisitos e critérios para a verificação dos níveis mínimos de desempenho térmico de vedações estruturais. Foram verificadas as temperaturas das paredes internas e externas de algumas salas, foram medidas as temperaturas com um termômetro infravermelho - 20ºC 550°C/TD945 (figura 5). As medições ocorrem com verificação das temperaturas na parte superior (próximo ao teto), na meia altura da parede e no rodapé, essas medições foram tanto para parte interna como externa em todas as salas. Verificação da temperatura ocorreu em locais onde o sol incidia e também a sombra. A verificação foi realizada no dia 19/11/2014 a temperatura ambiente de 30ºC. Figura 6 - Termômetro Infravermelho TD945. Fonte: Instrutemp (2015) 49 5 –RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir dos resultados obtidos com os ensaios realizados, foi feito confronto discursivo entre os resultados obtidos e os esperados. 5.1 - Consistências do ConcretoAs figuras 6,7 e 8 mostram os três ensaios de consistência do concreto realizado com concreto utilizado nos perfis de PVC. Figura 7 - Espalhamento do Concreto Primeiro Ensaio Fonte: Arquivo Pessoal (2014) 50 Figura 8 - Espalhamentos do Concreto Segundo Ensaio Fonte: Arquivo Pessoal (2014) Figura 9 - Espalhamentos do Concreto Terceiro Ensaio Fonte: Arquivo Pessoal (2014) 51 Após os ensaios de consistência do concreto foram obtidos os seguintes valores apresentados na tabela 1. Tabela 1- Valores de Consistência e Fluidez do Concreto Ensaio d1 (mm) d2 (mm) D (mm) f I 620 615 617,5 3,08 II 450 445 447,5 2,23 III 580 570 575 2,87 Média 546,7 2,72 Desvio Padrão ±72,23 ±0,36 A tabela 1apresenta os valores para os três ensaios de consistência do concreto, houve uma variação entre os valores encontrados, a média do desvio padrão foi de ±72,23 mm e sua consistência média do concreto foi de D = 546,7 mm. A NBR NM 68 afirma que os valores dos diâmetros maiores medidos no espalhamento do concreto não podem ultrapassar uma diferença de 40 mm e o espalhamento deve possuir uma consistência maior que 350 mm. Mesmo tendo essa variação de valores o concreto encontra-se dentro dos padrões normativos para concreto auto adensável. Em contrapartida, Santos e Silva (2009) afirmam que para produção de concreto com características auto adensáveis é necessário no mínimo a realização de 3 ensaios: espalhamento do concreto, Funil V (V-Funnel) e Caixa L (L-Box). Apesar disso, na grande maioria das aplicações do concreto auto adensável em obra só é realizado apenas o ensaio de espalhamento. Isso demostra a falta de conhecimento por parte dos profissionais responsáveis pela construção, a respeito das propriedades reológicas do concreto auto adensável no estado fresco, e que são exigidas para que a estrutura de concreto seja executada com qualidade e segurança. 52 5.2 - Resistências à Compressão Foram ensaiados 3 lotes de corpos de prova com o tempo de cura de 7 dias e 28 dias, as figuras 9,10 e 11 mostram os corpos de prova rompidos: Figura 10 - Rompimento dos Corpos de Prova - 1º lote Fonte: Arquivo pessoal (2014) Figura 11 - Rompimento dos Corpos de Prova -2º Lote 53 Fonte: Arquivo Pessoal (2014) Figura 12 - Rompimento dos Corpos de Prova - 3º Ensaio Fonte: Arquivo Pessoal (2014) Com os rompimentos dos corpos de prova dos lotes ensaiados, nas idades de 7 e 28 dias, foram obtidos os seguintes valores da carga aplicada e tensão máxima, como mostra as tabelas 2, 3 e 4. Tabela 2 - Resultado do Ensaio à Compressão 1ºLote 1º Lote de Corpos de Prova (CP) Carga (kgf) Tensão Máxima (MPa) Nº CP 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias 1 7000 14000 8,74 17,47 2 10000 13400 12,48 16,72 3 9000 13000 11,23 16,22 4 9800 12000 11,22 14,97 5 8400 13000 10,48 16,22 6 8800 10800 10,98 13,48 MÉDIA 8833,33 12700 10,85 15,84 DESVIO PADRÃO ±989,38 ±1037,62 ±1,12 ±1,29 54 Tabela 3 - Resultado do Ensaio à Compressão 2º Lote 2º Lote de Corpos de Prova (CP) Carga (kgf) Tensão Máxima (MPa) Nº CP 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias 1 5000 7000 6,24 8,74 2 4400 6800 5,50 8,48 3 4600 7200 5,74 8,99 4 4200 6600 5,24 8,23 5 4400 7200 5,50 8,99 6 4600 7000 5,74 8,74 MÉDIA 4533,33 6966,66 5,66 8,69 DESVIO PADRÃO 249,44 213,43 0,31 0,27 Tabela 4 - Resultado do Ensaio à Compressão 3º Lote 3º Lote de Corpos de Prova (CP) Carga (kgf) Tensão Máxima (MPa) Nº CP 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias 1 12900 18000 16,09 22,44 2 10900 18700 13,59 23,31 3 12000 17200 14,96 21,44 4 12000 18500 14,96 23,06 5 12800 17500 15,96 21,82 6 11200 18200 13,97 22,69 MÉDIA 11966,67 18016,67 14,92 22,46 DESVIO PADRÃO ±740,87 ±527,30 ±0,92 ±0,65 55 Pode-se observar abaixo nas figuras 12,13 e 14a evolução da resistência à compressão dos lotes ensaiados em 7 e 28 dias. Figura 13 - Resistencia à Compressão para 2º lote (7 e 28 dias) 6,24 5,5 5,74 5,24 5,5 5,74 8,74 8,48 8,99 8,23 8,99 8,74 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 6R es is tê n ci a á C o m p re ss ão ( M P a) Corpos de prova Ensaio de Compressão 2º lote 7 dias 28 dias 8,74 12,48 11,23 11,22 10,48 10,98 17,47 16,72 16,22 14,97 16,22 13,48 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 6R es is tê n ci a á C o m p re ss ão ( M P a) Corpos de prova Ensaio de Compressão 1º lote 7 dias 28 dias Figura12 - Resistencia à Compressão para 1º lote (7 e 28 dias) 56 Figura 14 - Resistencia à Compressão para 3º lote (7 e 28 dias) A tabela 5 mostra os valores médios das resistências à compressão obtidas nos 3 lotes ensaiados aos 7 dias e 28 dias. Tabela 5 - Valores Médios de Resistência à Compressão para os 3 lotes Tensão Máxima (MPa) 7 dias 28 dias 1º Lote 10,85 15,84 2º Lote 5,66 8,69 3º Lote 14,92 22,46 Resistencia à compressão Média (MPa) 10,47 15,66 Desvio padrão Médio(MPa) ±3,78 ±5,62 16,09 13,59 14,96 14,96 15,96 13,97 22,44 23,31 21,44 23,06 21,82 22,69 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 6 R es is tê n ci a à C o m p re ss ão ( M P a) Corpos de Prova Ensaios de Compressão 28 dias 7 dias 28 dias 57 Figura 15 - Comparativo das Resistências à Compressão Média dos 3 lotes com 7 e 28 dias No 1º lote a resistência média para 7 dias foi de 10,85 MPa com um desvio padrão de ±1,12 MPa, com 28 dias a resistência média foi de 15,84 MPa, tendo um desvio padrão de ±1,29 MPa. A resistência à compressão aumentou 44,35% de 7 dias para 28 dias. Esses valores podem estar relacionados à presença de argila encontrada no agregado miúdo, no ensaio de consistência do concreto realizado para este lote (figura 6) foi notório a presença de torrões de argila e comprovada na figura 9, como o rompimento dos corpos de prova. A presença de argila prejudica a aderência entre o agregado e a pasta de cimento, além de que na presença de umidade podem expandir, provocando patologias, nesse caso específico com o surgimento de poros no concreto, a fratura do corpo de prova ocorreu na interface entre a argila e o concreto, contornando todo torrão, reduzindo possivelmente a resistência mecânica do concreto. Para 2º lote a resistência do concreto para 7 dias foi de 5,66 MPa com um desvio padrão de ±0,31 MPa, com 28 dias a resistência média foi de 8,69 MPa, 10,85 15,48 5,66 8,74 14,92 22,46 58 tendo um desvio padrão de ±0,27 MPa. A resistência à compressão aumentou 53,35% de 7 dias para 28 dias. Segundo Evangelista (2002), os fatores que influenciam a resistência à compressão do concreto são: tipos e tamanhos dos agregados leves, tipos de cimento, tipo e o tamanho máximo do agregado graúdo britado. O 3º lote obteve resistência a compressão de 14,92 MPa aos 7 dias, com desvio padrão de ±0,92 MPa, aos 28 dias a resistência subiu para 22,46 MPa, com um desvio padrão de ±0,65 MPa. A resistência à compressão aumentou 66,42% de 7 dias para os 28 dias. De acordo com DIRETRIZ SINAT, o valor desse ensaio enquadrasse dentre os padrões para a concretagem das paredes de perfis de PVC, que é do mínimo 20 MPa, após 28 dias. Para os 3 lotes ensaiados, para as idades de 7 e 28 dias, a média da resistência
Compartilhar