Adição de microcristais em concreto de cimento Portland

Prévia do material em texto

FACULDADE EDUCACIONAL ARAUCÁRIA
BACACHERI
ENGENHARIA CIVIL
ANTONIO EDUARDO SANTI DE BARROS
JOÃO PEDRO SANTI DE BARROS
JÚLIA DANIELE TERRA
ADIÇÃO DE MICROCRISTAIS DE CELULOSE EM CONCRETO DE CIMENTO
PORTLAND: MEDIDA DE CONSISTÊNCIA, PROPRIEDADES MECÂNICAS E
RETRAÇÃO HIDRÁULICA
CURITIBA
2019
ANTONIO EDUARDO SANTI DE BARROS
JOÃO PEDRO SANTI DE BARROS
JÚLIA DANIELE TERRA
ADIÇÃO DE MICROCRISTAIS DE CELULOSE EM CONCRETO DE CIMENTO
PORTLAND: MEDIDA DE CONSISTÊNCIA, PROPRIEDADES MECÂNICAS E
RETRAÇÃO HIDRÁULICA
 Trabalho de conclusão de curso
apresentado como requisito parcial à
conclusão do Curso de Bacharelado em
Engenharia Civil da Faculdade
Educacional Araucária – FACEAR.
Orientador: Prof. M.Sc. Vitor Lorival
Kudlanvec Junior
CURITIBA
2019 
“As nossas famílias que com muito apoio e carinho, não mediram esforços para que
chegassemos até aqui, a Deus por ser essencial em nossa vida e, aos colegas e
amigos que convivêmos nessa incrível jornada acadêmica.”
AGRADECIMENTOS
Aos nossos pais, Antonio Eduardo Martinez de Barros e Celia Regina Santi de
Barros e, Ademar Terra e Sandra Marilei Assmann Terra, que são exemplos de
dedicação e amor, que nos apoiaram constantemente e permaneceram ao nosso
lado, nos dando força e incentivos para chegarmos até esse momento.
Ao professor Mestre Vitor Lorival Kundlanvec Junior, nosso professor e orientador.
Pelo apoio, orientação e compreensão recebidos durante o período do
desenvolvimento desse trabalho e por sempre estar presente nos guiando para
atingirmos o objetivo.
Ao laboratorista Denilson Jose de Araujo, pelo auxílio na confecção do concreto,
moldagens e rompimento dos corpos de prova e, pelos conhecimentos transmitidos
durante nosso experimento. 
À empresa Basefort Argamassas e Concretos, pela doação do aditivo e fornecimento
de dados para a realização deste trabalho.
À empresa Materiais de Construção Barrosan, pela doação dos cimentos e
fornecimento de dados para a realização deste trabalho.
À FACEAR Bacacheri, por ceder as instalações, materiais e equipamentos utilizados
na realização desta pesquisa.
 
A todos que, de alguma forma, contribuíram para a realização deste trabalho.
Por isso não tema, pois estou com você; não tenha medo, pois sou o seu Deus. Eu o
fortalecerei e o ajudarei; Eu o segurarei com a minha mão direita vitoriosa.
(Isaías 41:10)
RESUMO
O presente projeto tem como objetivo demonstrar a aplicabilidade de micromateriais
em concreto. Sendo o concreto o material mais utilizado na construção civil, os
esforços para buscas de novas tecnologias, para implementação da pasta de
concreto, visando aumento de hidratação, resistência e propriedades mecânicas, se
fazem evidentes atualmente. Focando exclusivamente na investigação dos efeitos
da adição de microcristais de celulose na massa de concreto de cimento Portland,
serão realizados experimentos laboratoriais de ensaios de medida da consistência
pelo tronco de cone (Slump Teste), de resistência mecânica e de retração por
secagem. A obtenção da pasta do concreto será feita com dois cimentos distintos,
sendo eles, CPII F 32 e CPV ARI e, se dará de três maneiras, sendo elas, a
dispersão dos microcristais de celulose em dois diferentes meios e a composição da
pasta sem adição nos microcristais (natural) para fins de análise comparativa.
Palavras-chave: Concreto. Microcristais de Celulose. Cimento Portland.
ABSTRACT
The present project aims to demonstrate the applicability of micromaterials in
concrete. Since concrete is the material most used in construction, the efforts to
search for new technologies for the implementation of concrete slurry, aiming at
increased hydration, strength and mechanical properties, are now evident. Focusing
exclusively on the investigation of the effects of the addition of cellulose microcrystals
on the concrete mass of Portland cement, laboratory experiments will be carried out
on tests of consistency measurement by cone trunk (Slump Test), mechanical
strength and drying retraction. The concrete paste will be made with two different
cements, CPII F 32 and CPV ARI, and it will be done in three ways, being the
dispersion of the cellulose microcrystals in two different media and the composition of
the paste without addition microcrystals (natural) for the purpose of comparative
analysis.
Key-words: Concrete. Cellulose Microcrystals. Portland cement.
LISTA DE FIGURAS E QUADROS
Figura 01: Hidratação da pasta do concreto. A) Fase Inicial. B) Semanas após o 
início .......................................................................................................................31
Figura 02: Trincas no concreto por retração hidráulica .........................................32
Figura 03: Estrutura da celulose e as interações das ligações de hidrogênio 
intramolecular e intermolecular ..............................................................................34
Figura 04: Fluxograma da metodologia da pesquisa ............................................37
Figura 05: Pesagem da areia ................................................................................40
Figura 06: Conjunto de peneiras no agitador mecânica ........................................41
Figura 07: Pesagem da brita .................................................................................42
Figura 08: A) Preparação dos frascos com água. B) Pesagem dos materiais. C) 
Adição dos materiais nos frascos. D) Frascos preparados com as misturas e 
identificados............................................................................................................45
Figura 09: Vibração das amostras..........................................................................45
Figura 10: Análise de turbidez das amostras.........................................................46
Figura 11: Análise de decantação das amostras....................................................47
Figura 12: Separação dos materiais para início dos traços com cimento .............50
Figura 13: Ensaio de abatimento de cone .............................................................51
Figura 14: Moldagem dos corpos de prova............................................................52
Figura 15: Prensa manual para rompimento de corpos de prova..........................53
Figura 16: Prensa manual adaptada para rompimento de corpos de prova..........53
Figura 17: Curva granumolétrica da areia..............................................................56
Figura 18: Curva granumolétrica da brita...............................................................58
Figura 19: Consistência pelo abatimento de tronco de cone dos traços com cimento 
CPII F 32.................................................................................................................59
Figura 20: Consistência pelo abatimento de tronco de cone dos traços com cimento 
CPV ARI..................................................................................................................59
Figura 21: Corpos de prova dos traços do cimento CPII F 32 antes da realização dos
ensaios....................................................................................................................60
Figura 22: Corpos de prova dos traços do cimento CPII F 32 após rompimento do 
ensaio de resisitência à compressão......................................................................61
Figura 23: Resistência à compressão nos traços de cimento CPII F 32 (MPa)... .62
Figura 24: Resistência à compressão nos traços de cimento CPV ARI (MPa).....63
Figura 25: Corpos de prova dos traços do cimentoCPII F 32 após rompimento do 
ensaio de resisitência à tração...............................................................................65
Figura 26: Resistência à tração nos traços de cimento CPII F 32 (MPa)..............66
Figura 27: Resistência à tração nos traços de cimento CPV ARI (MPa)...............67
LISTA DE TABELAS
Tabela 01: Levantamento de publicações referentes ao uso de fibras no concreto
................................................................................................................................ 14
Tabela 02: Variação de taxa de crescimento da Construção Civil no Brasil .........17
Tabela 03: Tipos de cimento Portland ....................................................................22
Tabela 04: Módulo de finura agregado miúdo .......................................................23
Tabela 05: Módulo de finura agregado graúdo .....................................................24
Tabela 06: olerâncias admissíveis no abatimento definidas pela NBR NM 67 .....27
Tabela 07: Normas ABNT ......................................................................................36
Tabela 08: Traços e proporcionamento utilizados na confecção do concreto....... 43
Tabela 09: Visão geral do experimento .................................................................44
Tabela 10: Parâmetros e classificação para análise da turbidez ..........................48
Tabela 11: Parâmetros de decantação e turbidez das amostras ..........................55
Tabela 12: Resultados do ensaio de granulometria ..............................................56
Tabela 13: Resultado do Cálculo de umidade da areia .........................................57
Tabela 14: Resultados do ensaio de granulometria do agregado graúdo ............57
Tabela 15: Resultado do Cálculo de umidade da areia .........................................58
Tabela 16: Resultados de Resistência à compressão nas traços de cimento CPII F32
................................................................................................................................61
Tabela 17: Resultados de Resistência à compressão nas traços de cimento CPV ARI
................................................................................................................................62
Tabela 18: Custo do concreto com cimento CPII F 32 por m³ ...............................64
Tabela 19: Custo do concreto com cimento CPV ARI por m³ ................................64
Tabela 20: Resultados de Resistência à tração nas traços de cimento CPII F32 66
Tabela 21: Resultados de Resistência à tração nas traços de cimento CPV ARI 66
Tabela 22: Medição dos corpos de prova dos traços de cimento CPII F 32 .........68
Tabela 23: Medição dos corpos de prova dos traços de cimento CPV ARI ..........68
Tabela 24: Visão geral dos resultados dos traços com cimento CPII F 32 ...........69
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
CR – Concreto com traço de referência
CC – Concreto com traço com adição de MCCs por mistura no cimento
CA – Concreto com traço com adição de MCC por mistura aquosa 
MCC – Microcristais de celulose
NBR - Norma brasileira
NM - Normalização no Mercosul
TUM - Traço unitário em massa
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................14
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA ............................................................................15
1.2 OBJETIVO GERAL...........................................................................................16
1.3 OBJETIVOS ESPECIFÍCOS ...........................................................................16
1.4 JUSTIFICATIVA ................................................................................................17
2. CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND ..........................................................20
2.1 COMPOSIÇÃO DO CONCRETO ....................................................................20
2.1.1 Cimento Portland ..........................................................................................20
2.1.2 Agregados miúdos ........................................................................................23
2.1.3 Agregados graúdos .......................................................................................24
2.2 PRINCÍPIOS PARA ESPECIFÍCAÇÃO E PROPORCIONAMENTO DO 
CONCRETO ...........................................................................................................25
2.3 CONSISTÊNCIA DO CONCRETO FRESCO ..................................................26
2.4 CONSISTÊNCIA DO CONCRETO ENDURECIDO .........................................27
2.5 RETRAÇÃO HIDRÁULICA ..............................................................................28
2.6 HIDRATAÇÃO E POROSIDADE DO CONCRETO .........................................30
2.7 PATOLOGIAS DO CONCRETO ......................................................................31
3. MICROCRISTAIS DE CELULOSE ....................................................................34
3.1 FIBRAS NATURAIS .........................................................................................34
4. PROGRAMA EXPERIMENTAL .........................................................................36
4.1 NORMALIZAÇÃO ............................................................................................36
4.2 METODOLOGIA ..............................................................................................36
4.3 DELIMITAÇÃO DE PESQUISA .......................................................................38
4.3.1 Parâmetros fixados .......................................................................................38
4.3.2 Variáveis independentes ...............................................................................39
4.3.3 Variáveis dependentes ..................................................................................39
4.4 MATERIAIS EMPREGADOS ...........................................................................39
4.4.1 Cimento .........................................................................................................39
4.4.2 Agregados miúdos ........................................................................................40
4.4.2.1 Ensaio de granulometria e umidade do agregado miúdo .........................40
4.4.3 Agregados graúdos .......................................................................................41
4.4.3.1 Ensaio de granulometria e umidade do agregado graúdo ........................41
4.4.4 Microcristal de celulose ................................................................................42
4.4.5 Aditivo superplastificante ..............................................................................42
4.5 MOLDAGEM, PROPORCIONAMENTO DE MATERIAIS E FORMA DE MISTURA
................................................................................................................................43
4.5.1 Ensaio de dispersão de MCC .......................................................................44
4.5.1.1 Preparo da solução para traço com adição de MCC ................................44
4.5.2 Preparo de concretos ...................................................................................48
4.6 MÉTODOS DE ENSAIO NO ESTADO FRESCO ............................................50
4.6.1 Consistência do concreto .............................................................................50
4.7 MÉTODOS DE ENSAIO NO ESTADO ENDURECIDO ...................................51
4.7.1 Moldagem dos corpos de prova ...................................................................52
4.7.2 Ensaio de resistência à compressão ............................................................534.7.3 Ensaio de resistência à tração ......................................................................53
4.7.4 Ensaio de retração ........................................................................................54
5. RESULTADOS ...................................................................................................55
5.1 ESTUDOS QUANTO À DISPERSÃO DE MCCs ............................................55
5.2 GRANULOMETRIA ..........................................................................................56
5.2.1 Ensaio de granulometria e umidade do agregado miúdo ............................56
5.2.2 Ensaio de granulometria e umidade do agregado graúdo ...........................57
5.3 INFLUÊNCIA NA CONSISTÊNCIA ..................................................................60
5.4 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ...................................................................60
5.5 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO ..............................................................................65
5.6 RETRAÇÃO HIDRÁULICA ..............................................................................67
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..............................................................................69
6.1 CONCLUSÃO ..................................................................................................69
6.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ...............................................70
REFERÊNCIAS .....................................................................................................72
APÊNDICE A - ENSAIO DE RETRAÇÃO CPII....................................................75
APÊNDICE B - ENSAIO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS CPII ....................76
APÊNDICE C - ENSAIO DE RETRAÇÃO CPV.....................................................77
APÊNDICE D - ENSAIO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS CPV ....................78
14
1. INTRODUÇÃO
O concreto de cimento Portland é amplamente utilizado na construção,
sendo considerado o material estrutural mais utilizado no mundo. Entretanto, um
problema atribuido ao concreto é quanto sua fragilidade e propensão para
rachaduras e fissuras, devido a baixa capacidade de deformação quando tracionado,
pela retração da pasta e pelo aumento do calor de hidratação do cimento
(FIGUEIREDO, 2005).
A implementação de materiais no concreto para alteração de suas
características, como o aumento de sua resistência e ductilidade, estão em enfâse
atualmente. Pesquisas recentes (Tabela 01) demonstram que, o uso de fibras de
bases biológicas, carbono, aço, entre outros, em escala micro e nanométrica,
permitem modificações importantes na microestrutura do concreto, proporcionando
concretos mais resistentes, menos porosos e mais duráveis (MARCONDES, 2012).
Tabela 01: Levantamento de publicações referentes ao uso de fibras no concreto.
Fonte: Os autores, 2019.
Titulo Autores Ano Material testado
MARCONDES, C. 2012 Nanotubos de carbono
2016 Nanocristal de celulose
AMARAL JR, J. 2016 Fibras poliméricas
2017 Nanocristal de celulose
2017 Microcristal de celulose
PEREIRA, E. 2017 Fibras de aço
Adição de nanotubos de carbono em concretos 
de cimento portland – absorção, 
permeabilidade, penetração de cloretos e 
propriedades mecânicas
The influence of cellulose nanocrystal on the 
microstructure of cement past
CAO, Y.; TIAN, N.;BAHR, 
D.;ZAVATTIERI, P.;YOUNGBLOOD, 
J.; MOON, R.; WEISS, J.
Avaliação da influência da adição de fibras 
poliméricas nas propriedades térmicas e 
mecânicas do concreto 
The influence of cellulose nanocrystal on the 
hydration and flexural strength of Portland 
cement pastes
FU, T.; MONTES, F.; SURANEMI, P.; 
YOUNGBLOOD, J.; WEISS, J.
A novel approach of developing micro crystalline 
cellulose reinforced cementitious composites 
with enhanced microstructure and mechanical 
performance
PARVEEN, S.; RANA, S.; 
FANGUEIRO, R.; PAIVA, M. C.
Influência de Fibras de Aço no Comportamento 
Mecânico e nos Mecanismos de Fissuração de 
Concretos Autoadensáveis 
15
A partir da hidrólise ácida da celulose de diversas fontes, pode ser obtida a
celulose microcristalina (MCC), uma celulose parcialmente despolimerizada com
excelentes propriedades e variadas aplicações. Comumente, a celulose
microcristalina é amplamente utilizada nas indústrias nutracêuticas e farmacêuticas,
devido suas propriedades de controle de viscosidade, modificador de textura,
estabilizador de suspensão, desengordurante, inibidor na formação de cristais de
gelo, estabilizador de formas, absorvente de água, agente não adesivo,
emulsificador, entre outros (FERREIRA; GURGEL; FREITAS, 2017).
Devido às inúmeras aplicações e biocompatibilidade da MCC em diversos
áreas, estudos recentes concentram interesses na obtenção de derivados
carboxilados de celulose, material esse, utilizado como estabilizador de emulsões ou
modificador de viscosidade em diversas áreas de pesquisa (FERREIRA; GURGEL;
FREITAS, 2017).
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA
O crescente interesse em reforço de matrizes cimentícias usando fibras de
base bio biológica, tais como, juta, sisal, celulose, entre outras, são resultados da
preocupação ambiental e sustentável. 
O microcristal de celulose possui excelente propriedades mecânicas e
grande aplicação em alimentos, cosméticos, fármacos e produtos de higiênie, senod
usado como reforço de matrizes poliméricas. Estudos recentes, com a adiçao de
celulose em escala nanométrica em matrizes cimentícias, demonstraram aumento
na resistência mecãnica de 30% (PARVEEN et al, 2017).
Cao et al (2016), afirma que a adição de fibras de celulose, em escala
nanompetrica em matrizes de cimento, podem aumentar potencialmente as
propriedades mecânicas, através da remoção de aglomerados concetrados no
cimento. E nas matrizes que tiveram a adição de celulose, demonstram uma
melhoria na resistência de 20% à 30%, sendo o aumento da resisitência ligada ao
grau de hidratação do das pastas de cimento. 
Com base no contexto da aplicabildade do microcristal de celulose e, na
premissa da melhoria do grau de hidratação do concreto, o presente trabalho propõe
16
a seguinte problemátca: Com adição de microcristais de celulose em concreto de
cimento Portland, é possível aumentar a resistência mecânica e diminuir a retração
hidráulica, causada pela exsudação?
1.2 OBJETIVO GERAL
O objetivo geral desta pesquisa é investigar o efeito da adição de
microcristais de celulose na pasta de concreto em seu estado fresco, nas
propriedades mecânicas de resistência à compressão e à tração por compressão
diametral e, os efeitos da retração hidráulica. 
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Para chegar ao objetivo geral foi necessário traçar alguns objetivos
específicos que serviram para ajudar a planejar a forma de ação nos trabalhos de
dosagem. São eles:
 Estudar a disperção do MCCs em quatro meios, para análise e escolha do
melhor teor a ser adicionado ao concreto;
 Escolher o traço padrão para confecção dos concretos de referência e com a
adição de MCCs;
 Relizar ensaio de abatimento de cone do concreto no estado fresco;
 Realizar ensaio de resistência à compressçao, através da moldagem dos
corpos de prova e rompimento em prensa manual após 28 dias;
 Realizar ensaio de tração por compressão diametral, através da moldagem
dos corpos de prova e rompimento em prensa manual após 28 dias;
 Realizar ensaio de retração, através da medida dos corpos de prova, após a
moldagem e após 28 dias;
 Mensurar os resultados obtidos e realizar a comparação com as amostras
que não recebera, a adição de MCC.
17
1.4JUSTIFICATIVA
O setor da construção civil, teve uma grande expansão até o ano de 2012,
sendo influenciado pelos programas governamentais como, Minha Casa, Minha Vida
e Aceleração do Crescimento (PAC) e, a possibilidade de financiamento com taxas
de juros atrativas. Após esse período, ocorreu uma queda no nível de atividade do
setor, registrando uma retração de 20,1% nas atividades de 2014 a 2017 (SEBRAE,
2018).
De acordo com o levantamento do Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística (IBGE), o setor da construção civil teve um crescimento de 2,5% no ano
de 2018 em relação aos anos anteriores, conforme demonstrado na Tabela 02. A
expressiva redução das atividades no setor da construção civil são atribuídas a falta
de investimentos, ao aumento do desemprego, a elevação da taxa de juros e da
inflação, além das turbulências políticas, devido um cenário macroeconômico
instável, gerando a queda do Produto Interno Bruto (SEBRAE, 2018).
Tabela 02: Variação de taxa de crescimento da Construção Civil no Brasil
Fonte: SEBRAE, 2018.
No atual cenário do setor, onde os custos da construção civil apresentam
alta, com crescimento de 3,96% no ano 2018, e a baixa demanda de atividade no
setor, o uso de novas tecnologias desempenham papel significativo. Visando maior
eficiência, gestão, aumento de produtividade e redução de custos, a adoção de
novas tecnologias, permitem aplicação de novas técnicas construtivas ou o
aprimoramento dos materiais aplicados na construção civil (SEBRAE, 2018).
Para que estrutura de concreto armado atendo os requisitos de segurança, a
resistência à compressão deve ser atingida pelo concreto da estrutura, devendo ser
avaliada, demonstrada e registrada ao longo do processo de produção. O concreto é
um material em evolução, sendo sensíveis as modificações das condições
Construção Civil
Ano Taxa de variação (%)
2015 9,00
2016 10,00
2017 7,50
2018 2,50
18
ambientais, físicas, químicas e mecânicas. O conhecimento das propriedades do
concreto, das possibilidades e limitações e dos fatores que condicionam é o
elemento que permite a escolha do material adequado para obra ser realizada
(BAUER, 2000).
Entretanto, de acordo com Oliveira et al. (2007), mesmo com aplicação de
novas tecnologias, a falta de conhecimento ou mão-de-obra eficaz, geram
problemas nas estruturas, que diminuem o nível de serviço e até mesmo, causam o
encurtamento de sua vida útil, onde os custos de manutenção das estruturas são
bastante significativos, podendo chegar a ultrapassar o patamar de 40% em relação
ao custo de execução de uma obra. 
A degradação das edificações e a redução de seu desempenho são
atribuídas à agressividade do ambiente de exposição e ao surgimento de
manifestações patológicas, tais como, trincas, fissuras e corrosão (DAL MOLIN et al,
2016).
As patologias são resultantes da atuação de agentes intrínsecos e
extrínsecos da deterioração das estruturas de concreto, sendo formadas dentro dos
compósitos cimentícios durante sua fabricação ou tempo de serviço, podendo levar
ao encurtamento da vida útil da estrutura. Suas causas podem ser pertinentes às
deficiências de projeto, materiais de baixa qualidade, contração plástica,
assentamento do concreto, perda de aderência, retração e condições do ambiente
(PARVEEN et al, 2017).
A retração do concreto é um movimento natural da massa, ou seja,
diminuição de seu volume, provocado por restrições das barras de armadura e
vinculação a outras peças estruturais e/ou pela ocorrência do fenômeno de
exsudação. Quando não considerado a retração, no projeto ou execução, pode
ocorrer fissuração no concreto e, posteriormente, o aparecimento de trincas.A
ocorrência de fissuras de retração numa viga de concreto armado, poderá depender
da dosagem do concreto, da relação água/cimento, das condições de adensamento
e das condições de cura. Um dos tipos mais comuns de retração é a retração
hidráulica ou por secagem, caracterizada pela diminuição do seu volume, resultante
da perda de água do material quando ele já se apresenta em estado sólido (DE
SOUZA e RIPPER, 1998). 
19
A pesquisa proposta neste documento objetiva a melhoria do concreto, onde
se investigará a ação dos microcristais de celulose quando dispersos em concreto
de matriz de cimento Portland. Devido sua biodegradabilidade, baixo custo e
abundância as MCCs se comprovado que seu uso é benéfico para o concreto,
acarretará em grande passo no avanço tecnológico na área da engenharia e
construção civil.
20
2. CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
Conforme Helene e Andrade (2010), a mistura de concreto é composta por
cimento Portland, água e agregados com diversas dimensões. A pasta nas primeiras
horas apresenta um estado fluido, capaz de ser moldado em variadas formas, com o
tempo, a mistura endurece através da reação irreversível da água com o cimento,
adquirindo resistência mecânica capaz de torná-lo um material de excelente em
desempenho estrutural. 
O concreto de cimento Portland é o mais importante material estrutural e da
construção civil da atualidade, sendo uma das descobertas mais interessantes da
história do desenvolvimento da humanidade e qualidade de vida. Além dos materiais
bases, cimento, água e agregados, o concreto pode conter aditivos, pigmentos,
fibras agregados especiais e adições minerais para melhorar o seu desempenho. As
proporções entre os diversos materiais devem atender simultaneamente as
propriedades mecânicas, físicas e de durabilidade requeridas para o concreto, além
das características de trabalhabilidade necessárias para o transporte, lançamento e
adensamento. A fluidez da pasta dependerá da distribuição granulométrica dos
agregados e da relação água/cimento, e quanto maior for à relação, mais fluída será
pasta e menos resistente, devido a diminuição do concreto (HELENE; ANDRADE,
2010).
Nos concretos em contato com a água e com a terra pode ocorrer
fenômenos de agressividade, onde esses materiais podem possuir agentes
agressivos. A reação álcali agregado identifica-se como uma reação de formação de
produtos de gelatinóides, acompanhada de grande expansão de volume pela
contribuição dos álcalis do cimento com a sílica ativa presente nos agregados
(BAUER, 2000).
2.1 COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
2.1.1 Cimento Portland
21
O cimento é um material de propriedade adesiva e coesiva, que atua como
aglomerante e, é capaz de unir fragmentos minerais em uma forma compacta. Na
construção civil, o cimento mais utilizado é o hidráulico à base de calcário, que
endurece após reação com a água. Os cimentos hidráulicos, são compostos por
silicatos e aluminatos de cálcio e são classificados como, cimentos naturais,
cimentos Portland e cimentos aluminosos (NEVILLE, 2015).
Conforme Bauer (2000), o Cimento Portland é obtido através da
pulverização de clinquer (produto de natureza granulosa que resulta da calcinação
de mistura de materiais conduzidos até uma temperatura de fusão incipiente),
constituído de silicatos, hidráulicos de cálcio com proporção de sulfato de cálcio
natural, contendo adições de certas substâncias que modificam suas propriedades
ou facilitam sem emprego. Cal, sílica, alumina e óxido de ferro são os componentes
essenciais do cimento Portland, as misturas das matérias-primas e os constituintes,
quando pulverizados e homogeneizados, são submetidos à ação do calor no forno
produtor de cimento até a temperatura de fusão incipiente resultandoassim na
obtenção do clinquer.
Bauer (2000), afirma que existem três aspectos distintos sobre as
propriedades físicas do cimento Portland, sendo eles, o produto em condição
natural, ou seja, em pó, da mistura do cimento com a água e a mistura da pasta com
agregado padronizado. As propriedades físicas analisadas no cimento Portland são: 
• Densidade: A densidade na pasta de cimento é um valor variável com tempo
que aumenta à medida que progride o processo de hidratação da pasta este
fenômeno é conhecido pelo nome de retração que acontece na pastas
argamassas e concretos; 
• Finura: a finura do cimento possui uma relação com o tamanho dos grãos do
produto sendo usualmente definida de duas maneiras pelo tamanho máximo
do grão (proporção em peso do material retido na peneira em malha de
abertura definida) e pelo valor da superfície específica (soma da superfície
dos grãos contidos em um grama de cimento);
• Tempo de pega: o tempo de pega do cimento compreende a evolução das
propriedades mecânicas da pasta no início do processo de endurecimento; 
22
• Resistência: a resistência mecânica do cimento é determinada pela ruptura a
compressão de corpos de provas, realizada com argamassa ou concreto e,
exsudação, um fenômeno de segregação que ocorre na pasta de cimento
onde os grãos mais pesados que a água são forçados pela gravidade a uma
sedimentação.
As propriedades químicas do cimento Portland estão diretamente ligadas ao
processo de endurecimento por hidratação onde, uma quantidade de calor se
desenvolve nas reações de hidratação. Essa energia térmica produzida é de grande
importância, devido à elevação da temperatura que pode originar o aparecimento de
trincas de contração ao fim do resfriamento da massa, o desenvolvimento de calor
varia com a composição do cimento (BAUER, 2000).
De acordo com a a NBR 16.697 (ABNT, 2018), a variação e classificação do
cimento Portland é:
Tabela 03: Tipos de cimento Portland
Fonte: Adaptado da NBR 16.697 (ABNT, 2018).
Tipo Classe de resistência Adições 
CP I 25. 32 e 40 MPa -
CP I S 25. 32 e 40 MPa Pozolana
CPII E 25. 32 e 40 MPa Escória de alto forno
CPII F 25. 32 e 40 MPa Fíler calcário
CPII Z 25. 32 e 40 MPa Pozolana
CPIII 25. 32 e 40 MPa Escória de alto forno
CPIV 25 e 32 MPa Pozolana
CPV ARI Fíler calcário
CPV RS Resistente a sulfatos Fíler calcário
23
2.1.2 Agregados miúdos
De acordo com a norma NBR 7.211, o agregado miúdo é definido como
areia de origem natural ou resultalte de britamento de rochas estáveis, cujos grãos
passam pela peneira de aberura 4,8 mm e ficam retidos na peneira de abertura de
0,075 mm (ABNT, 2009).
Para uso do agregado miúdo no concreto, deve-se identificar a
granulometria do mesmo, ou seja, verificar a dimensão dos grãos do agregado e
classifica-los, de acordo com os requisitos de finura definidos na norma, conforme
Tabela 04. A granulometria possui influência direta nas propreidades do concreto,
por isso, o agregado miúdo deve possuir uma boa distribuição granulométrica.
Tabela 04: Módulo de finura agregado miúdo. 
Fonte: Adaptado da NBR 7.211 (ABNT, 2009).
A granulometria é identificada através do ensaio de agitação das peneiras,
feito com uma amostra do agregado. Além de uma boa granulometria, deve-se
conhecer a umidade presente no agregado miúdo, para que não influêncie
negativamente a pasta de concreto, que deve conter a quantidade de água correta
para que atinja as propriedades corretas. A umidade da areia pode ser calculada
conforme a Equação 01.
d= A
V−(c−b) (Equação 01)
Peneira (mm)
Porcentagem retida (%)
Muito fina Fina Média Grossa
9,5 0 0 0 0
6,3 0 a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 7
4,8 0 a 5 0 a 10 0 a 11 0 a 12
2,4 0 a 5 0 a 15 0 a 25 5 a 40
1,2 0 a 10 0 a 20 10 a 45 30 a 70
0,6 0 a 20 21 a 40 41 a 65 66 a 85
0,3 50 a 85 60 a 88 70 a 92 80 a 95
0,15 85 a 100 90 a 100 90 a 100 90 a 100
24
onde:
d: umidade;
A: Peso seco da areia;
V: Volume do frasco;
c: Peso obtido do frasco após 1 hora;
b: Peso da areia mais o frasco
2.1.3 Agregados graúdos
O agregado graúdo é definido como, pedregulho ou a brita proveniente de
rochas estáveis, ou mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de
malha quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na peneira 4,8
mm (ABNT, 2009). 
Para a determinação da granulometria do agregado graúdo, realiza-se o
ensaio de agitação das peneiras com uma amostra do agregado, para se determinar
o módulo de finura. Os requisitos da graduação do agregado devem seguir os
requisitos da norma NBR 7.211, conforme Tabela 05.
Tabela 05: Módulo de finura agregado graúdo.
Fonte: Adaptado da NBR 7.211 (ABNT, 2009).
A determinação da umidade do agregado graúdo é necessário para se
determinar o traço do concreto. A umidade é obtidade através de ensaio e
laboratório e calculado pela Equação 02.
d= m
ma−m (Equação 02)
Graduação Porcentagem retida (%)152 76 64 50 38 32 25 19 12,5 9,5 6,3 4,8 2,4
0 - - - - - - - - 0 0-10 - 80-100 95-100
1 - - - - - - 0 0-10 - 80-100 92-100 95-100 -
2 - - - - - 0 0-25 75-100 90-100 95-100 - - -
3 - - - 0 0-30 75-100 87-100 95-100 - - - - -
4 - 0 0-30 75-100 90-100 95-100 - - - - - - -
5 - - - - - - - - - - - - -
25
onde:
m: Peso da brita seca;
ma: Peso da brita umida.
2.2 PRINCÍPIOS PARA ESPECIFICAÇÃO E PROPORCIONAMENTO DO
CONCRETO
Helene e Andrade (2010), afirmam que, os engenheiros devem ter
conhecimento de que os parâmetros de durabilidade, de resistência compressão, da
relação água/cimento, o consumo de cimento e o abatimento do concreto possuem
interdependência entre si.
Para que o profissional de engenharia possa intervir tecnicamente no
processo de produção do concreto, é imprescindível que conheça os
princípios básicos que norteiam a especificação do concreto e o
proporcionamento dos diversos constituintes, a partir da necessidade de
desempenho mecânico, da durabilidade e das condições de aplicação do
material (HELENE; ANDRADE, 2010, p. 926).
Para se determinar o processo da proporção dos diversos constituintes do
concreto, denominado de dosagem experimental do concreto, Helene e Andrade
(2010), tomam por base o método IBRACON de dosagem. O método de dosagem
define o Traço Unitário Em Massa (TUM), através da seguinte proporção:
 1: adição :a :b :
a
c
:adt1 (Equação 1)
onde:
• 1: unidade de cimento, em massa, por exemplo 1kg; 
• adição: quantidade em massa de adição de materiais.
• a: quantidade em massa de agregado miúdo (areia) em relação à massa de
cimento;
26
• b: quantidade em massa de agregado graúdo (brita) em relação à massa de
cimento;
• a/c: relação entre água e cimento, ou entre água e aglomerantes, em massa;
• adt1%: relação entre massa de aditivo e a massa de cimento, em percentual.
Com a definição do TUM, é possível se obter os principais parâmetros de
dosagem, tais como, o consumo de cimento, a relação água/materiais secos e o teor
de argamassa seca, Além de que, se manter as proporções relativas entre os
constituintes do concreto, é possível obter qualquer quantidade do material sem se
alterar as propriedades (HELENE; ANDRADE, 2010).
2.3 CONSISTÊNCIA DO CONCRETO FRESCO
O concreto fresco é constituído dos agregados miúdos e graúdos envoltos
por pasta de cimento e espaços cheio de ar, esta pasta é composta de uma solução
aquosa e o cimento,onde o conjunto de pasta e espaços cheios de ar é chamado de
matriz (Bauer, 2000).
De acordo com Helene e Andrade (2010), a primeira fase do concreto é
denominada de concreto fresco que compreende um período de tempo muito curto,
geralmente 1h a 5h. Sendo essa fase, o tempo necessário para que o concreto
possa ser misturado, transportado, lançado e adensado. A trabalhabilidade do
concreto fresco é influenciada por fatores intrínsecos, como a sua relação
água/materiais secos, tipo e consumo de cimento, traço, teor de argamassa,
tamanho, textura e forma dos agregados e, por fatores externos de influência, como
as condições de transporte, lançamento, características da fôrma, esbelteza dos
elementos estruturais, densidade e distribuição das armaduras.
Uma das principais características do concreto que determina a sua aptidão
para ser manuseado é a sua consistência, que, na tecnologia do concreto,
pode ser definida como a maior ou menor capacidade do concreto de se
deformar sob a ação da sua própria massa (HELENE; ANDRADE, 2010).
Para se determinar a consistência do concreto fresco, conforme Helene e
Andrade (2010), deve se realizar o ensaio de abatimento do tronco de cone (Slump
27
Teste), método definido pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, através da
NBR NM 67. O ensaio de abatimento do tronco de cone consiste em preencher um
cone com o concreto no seu estado fresco e realizar o adensamento, e após realizar
a medição do abatimento. A NBR NM 67, determina as tolerâncias admissíveis no
abatimento, conforme Tabela 06.
Tabela 06: Tolerâncias admissíveis no abatimento definidas pela NBR NM 67
ABATIMENTO (mm) TOLERÂNCIA (mm)
de 10 a 90 ± 10
de 100 a 150 ± 20
acima de 160 ± 30
Fonte: NBR NM 67 (1998).
Outro ensaio para se medir a consistência do concreto fresco, descrito por
Helene e Andrade (2010), é o ensaio de espalhamento na mesa de Graff, o ensaio
mede o valor da consistência do concreto através do diâmetro obtido da amostra,
após a retirada do molde metálico. Esse ensaio é utilizado para medir concretos
fluidos.
2.4 CONSISTÊNCIA DO CONCRETO ENDURECIDO
A norma NBR NM 33, redigida pela ABNT, determina os procedimentos para
a coleta das amostras, definindo volumes de concreto a serem coletados para a
realização das moldagens dos corpos-de-prova. A moldagem e cura dos corpos-de-
prova são determinadas pela norma NBR 5738, que podem ser realizados por
imersão em água ou em câmara úmida, com condição de temperatura e umidade
relativa do ar controlada, sendo os corpos-de-prova cilíndricos com as medidas:
10cm de diâmetro por 20cm de altura e os de 15cm de diâmetro por 30cm de altura.
Os tratamentos que podem ser empregados no topo dos corpos-de-prova, a
28
velocidade de carregamento a umidade são definidos pelos procedimentos da norma
NBR 5739 (HELENE; ANDRADE, 2010).
Os principais parâmetros que regem a absorção capilar da água, de
permeabilidade por gradiente de pressão de água ou de gases, de difusividade da
água ou dos gases, de migração elétrica de íons, assim como, todas as
propriedades mecânicas, depende da relação água/cimento e do grau de hidratação
do concreto. A qualidade efetiva do concreto deve ser assegurada por
procedimentos corretos de mistura, transporte, lançamento, adensamento, cura e
desmoldagem (HELENE; ANDRADE, 2010)
A resistência à compressão é uma das principais propriedades mecânicas
para avaliar concretos de cimento Portland, valores abaixo do esperado podem
indicar problemas causados pela dosagem, confecção, utilização de materiais
(MARCONDES, 2002). 
A resisitência a tração por compressão diametral objetiva a avaliação da
resisitência à tração dos concretos mediante a aplicação de carga de compressão
diametral ao corpo de prova. Para cálculo da tração por compressão diametral
utilizou-se a Equação 03:
ft , d= 2x P
π x d x L (Equação 3)
onde:
• P: carga máxima aplicada (kN); 
• d: diâmetro do corpo de prova (mm);
• L: altura do corpo de prova (mm).
2.5 RETRAÇÃO HIDRÁULICA
A perda de água do concreto fresco ocorre por exsudação, evaporação,
percolação por juntas dos moldes, absorção de água pelos agregados, absorção de
água pelas fôrmas ou por alguma superfície em contato com a peça concretada, a
perda de água dá origem ao fenômeno chamado de retração plástica e pode ser
controlada pela adequação dos procedimentos de concretagem, adensamento e
29
cura. “A retração do concreto é uma redução do volume do concreto ao longo do
tempo, sem a ação de forças externas. Essa redução é devida à perda de água da
pasta de cimento e a alterações físico-químicas internas” (HELENE; ANDRADE,
2010).
 A retração plástica é dividida em três mecanismos principais: retração por
secagem ou hidráulica, devida à evaporação da água livre ou capilar que gera
tensões capilares importantes nos poros remanescentes do concreto que ainda
possuem água; retração por hidratação do cimento ou retração química ou retração
autógena, o volume total dos produtos hidratados é inferior à soma dos volumes de
cimento anidro e de água; e, retração por carbonatação, decorrente da reação do
CO2 presente na atmosfera com compostos hidratados do cimento (HELENE;
ANDRADE, 2010).
Com a retração do concreto, as restrições induzem tensões de tração no
material que podem gerar fissuração no concreto, que prejudicam a aparência da
peça, aumentam as deformações e podem reduzir a durabilidade. Os principais
fatores que afetam a retração por secagem são: 
• Agregados: o teor e o módulo de deformação do agregado são os
principais fatores que influenciam a retração; 
• Relação água/cimento: para um dado consumo de cimento, um
aumento na relação a/c implica na diminuição na resistência do
concreto e no seu módulo de elasticidade; 
• Água por m3: é recomendável que os concretos contenham, no
máximo, 175 litros de água por m3 de concreto fresco com o objetivo de
reduzir os riscos de evaporação; 
• Adições e aditivos: adições como escória granulada e pozolanas, e
aditivos redutores de água e retardadores de pega tendem a aumentar
o volume de poros finos no produto da hidratação do cimento; tempo e
umidade, a retração é uma deformação que acontece ao longo do
tempo, a taxa relativa do fluxo de umidade do interior para as
superfícies externas do concreto se torna mais lenta com o aumento da
umidade atmosférica; 
• Geometria do elemento de concreto: quanto maior é o caminho que a
água interna ao concreto tem que percorrer para atingir a superfície do
30
elemento, menor é a taxa de perda de água (HELENE; ANDRADE,
2010).
2.6 HIDRATAÇÃO E POROSIDADE DO CONCRETO
A pasta cimentícia de concreto é composta de partículas, microcristais e
elementos sólidos (agregados), ligados por uma massa porosa, havendo espaços e
vazios no meio. Durante a hidratação do cimento, ocorre a formação de poros,
sendo esses, classificados por sua origem e tamanho (MARCONDES, 2012). 
Conforme Marcondes (2012), os poros são subdivididos em:
Macroporos, decorrentes de problemas de adensamento ou uso de
incorporadores de ar; Poros capilares, são os principais responsáveis pela
permeabilidade da pasta endurecida, pela vulnerabilidade à percolação de
águas agressivas e carbonatação. São poros onde o excesso da água de
amassamento fica aprisionado. Somente cerca de 20% do peso de cimento
em água fica combinada quimicamente na pasta (água estequiométrica);
Poros de gel, dependemdo grau de cristalização dos produtos de
hidratação (MARCONDES, 2012).
Quando a pasta de cimento ou concreto é bem hidratada e, possui uma
baixa relação água/cimento, os vazios capilares podem variar entre 10 e 50 nm e,
quando a pasta possuem alta relação água/cimento, nas primeiras idades de
hidratação, os vazios capilares podem ser maiores, entre 3 e 5 µm. Quando maior
que 50 nm (macroporos), os vazios capilares, tem relação direta com a
determinação de resistência e impermeabilidade, quando menor que 50 nm
(microporos), influenciam diretamente a retração por secagem e a fluência
(MARCONDES, 2012).
Nos primeiros minutos e nas primeiras horas, as mudanças são muito
rápidas; após a primeira semana, tornam-se mais lentas. No entanto, o processo de
hidratação continua durante meses e até anos (PAULON apud MARCONDES,
2012).
A Figura 01 demonstra a evolução da hidratação da pasta de cimento. 
31
Figura 01: Hidratação da pasta de cimento (a) Fase inicial. (b) Semanas após o início.
Fonte: PAULON apud MARCONDES, 2012
2.7 PATOLOGIAS DO CONCRETO
Com o avanço tecnológico da sociedade em geral, a área da construção civil
tornou-se cada vez mais solicitada, tanto na parte de produtividade como de
qualidade. Antigamente acreditava-se que o concreto seria algo indestrutível,
justamente pelo tempo de duração. Porém, com o decorrer do tempo, notou-se que
o material começou apresentar sinais de fraqueza. Tais problemas apresentados,
começaram a ser tratados como uma “doença” que necessitava de tratamento.
Originando deste fato o termo patologia do concreto (HELENE, 1988).
Helene (2003), entende patologia como parte da engenharia que estuda
os sintomas, os mecanismos, as causas e as origens dos defeitos das
construções civis e à terapia cabe estudar a correção e a solução desses
problemas patológicos, inclusive aqueles devidos ao envelhecimento natural.
Enquanto, Azevedo (2011), conceitua patologia de forma precisa, mostrando que o
termo tem maior empregabilidade na medicina e pode ser interpretada como a
ciência que estuda e faz diagnósticos das doenças, investigando suas origens, seus
sintomas, seus agentes causadores e seu mecanismo de ocorrência.
Estas patologias podem ser causadas por diversos fatores, desde a utilização
de um material de má qualidade, ou até mesmo de um material de boa qualidade,
porém utilizado de forma errada. Há também o fator da mão de obra desqualificada,
diretamente ligada ao aparecimento das patologia (HELENE, 1988).
32
Segundo Helene e Palermo (1993), em levantamentos feitos em edificações
brasileiras que apresentavam algum tipo de patologia, o grau de incidência de
anomalias encontradas, ocorre: 
• 52% devido à má execução; 
• 24% devido à má utilização; 
• 18% devido à deficiência de projeto; 
• 6% devido à deficiência das propriedades dos materiais.
A retração é o processo de redução de volume que ocorre na massa de
concreto, ocasionada pela saída de água por exsudação, o surgimento de fissuras,
rachaduras e trincas ocorre quando existe alguma falha durante este processo de
secagem do concreto. As mais comuns são a retração hidráulica, térmica e química
(FRANÇA et al, 2011). 
As fissuras são diferenciadas devido ao carregamento, que são causadas por
ações diretas de tração, flexão ou cisalhamento e que ocorrem nas regiões
tracionadas, e as fissuras que são causadas por deformações impostas, tais como
variação de temperatura, retração e recalques diferenciais (CUNHA, 2011). 
Segundo Marcelli (2007) as trincas devido a retração hidráulica são
provenientes de uma cura mal feita do concreto, em que a perda de agua da
argamassa provoca tensões internas na peça, gerando uma retração que provoca
esforços de tração no concreto, ao qual não possui boa resistência a tração e
surgem então as trincas, conforme Figura 02.
Figura 02: Trincas no concreto por retração hidráulica.
Fonte: MARCELLI, 2007.
As trincas e fissuras decorrentes da retração causam enormes transtornos,
além de causar um prejuízo à qualidade da estrutura, podem acarretar também em
prejuízos financeiros. Porém caso a retração apareça necessita de tratamento.
Existem algumas técnicas para minimizar o problema, porém a principal ação para
33
obter sucesso é atuar preventivamente. Podendo ser adotada uma cura com uma
quantidade de água reduzida, além disso pode ser utilizado alguns expansores que
atuam na compensação, aumentando o volume da massa, evitando trincas
(ESPING, 2006).
34
3. MICROCRISTAIS DE CELULOSE
A celulose é do processo natural de fotossíntese das plantas e representa
cerca de 23 a 50% da biomassa lignocelulósica. Sua estrutura é linear e 
chega a conter até 15.000 unidades de β-D-glicose unidas por ligações glicosídicas
na posição β-1,4 carbono-carbono e por ligações de hidrogênio intramoleculares e
intermoleculares, conforme representação da Figura 03 (NUNES, 2016).
Figura 03: Estrutura da celulose e as interações das ligações de hidrogênio intramolecular e
intermolecular.
Fonte: NUNES, 2016.
Nas regiões cristalinas, as fibras possuem resistência a tração, ao
alongamento e à absorção de solventes do que na região amorfa, que confere a
maior flexibilidade a fibra (VÁSQUEZ et al. apud NUNES, 2016).
Os microcristais de celulose (MCC), são preparados a partir da polpa de
madeira, altamente purificada, por hidrólise ácida, sob condições controladas. As
MCC's são parcialmente despolimerizada com excelentes propriedades e
aplicações. Devido sua inércia química, ausência de toxidade, alta absorção, hidro
retenção e compressibilidade à baixas pressões, as MCC's são largamente
utilizados na indústria farmacêutica, alimentícia e cosmética. Na área de materiais,
são usadas como agentes de reforço em compósitos, devido sua biodegrabilidade e
alta área superficial para ligações com polímeros e resinas (FERREIRA et al, 2017).
35
Com uma estrutura de escala perto do micrometro 1 µm, os microcristais de
celulose possuem excelentes propriedades mecânicas tais como, módulo de
elasticidade entre 120 e 200 GPa e resistência à tração de 7,5 GPa. Sua aplicação é
altamente utilizada como reforço de matrizes poliméricas, entretanto, estudos
analisando e testando os MCC's como reforço de compósitos cimentícios para
aplicação na construção são raros (PARVEEN et al, 2017).
3.1 FIBRAS NATURAIS
Conforme Taipina 2012), a celulose é o polímero mais abundante no planeta,
sua estrutura é predominante em planta e em alguns animais marinhos, podendo ser
sintetizadas por alguns fungos e bactérias. Nas plantas, as cadeias de celulose
encontram-se na forma de micro fibrilas ou componente celulósico, sendo fios finos
de celulose, são essenciais nas propriedades químicas, físicas mecânicas da fibra e
possuem dimensões nanométricas.
Além do componente celulósico, as plantas são constituídas também de
lignina e hemicelulose, o componente celulósico é o mais abundante, sendo o
responsável pela estruturação, a hemicelulose funciona como matriz que o
componente celulósico se organiza e a lignina é responsável pela solidificação da
parede celular, se comparados a um concreto armado, celulose seria a armadura,
lignina o concreto e a hemicelulose a um amortecedor que aprimoraria a relação
entre concreto e aço (TAIPINA, 2012)
Para se extrair o material celulósico segue-se duas etapas. A primeira
envolve os processos de extração de cera, branqueamento e tratamento alcalino,para se obter a fibra purificada, com proposito de isolar ummaterial com maior
resistência à tração. Na segunda etapa ocorre o isolamento domaterial celulósico na
sua forma microfibrilada e/ou cristalina realizado através dostratamentos mecânicos,
hidrólise acida e hidrólise enzimática, comumente, utiliza-se tratamentos mecânicos
como cisalhamento e pressão, para obter a microfibra de celulose (TAIPINA, 2012).
36
4. PROGRAMA EXPERIMENTAL
4.1 NORMALIZAÇÃO
A finalidade da normalização é de elaborar normas com objetivo de
regulamentar a qualidade, a classificação, a produção e emprego dos diversos
materiais. No Brasil a normalização cabe a ABNT - Associação Brasileira De Normas
Técnicas, sociedade civil com intuito não lucrativo, com sede no Rio de Janeiro.
Além da ABNT, outras entidades, particulares e/ou oficiais, se dedicam a elaboração
de normas técnicas, sua difusão e incentivo, como exemplo, Associação Brasileira
de Cimento Portland (ABCP), ou Instituto Brasileiro de Concreto (IBC) e o Instituto
Brasileiro do Pinho (IBP) (BAUER, 2000).
As normas exigidas pela ABNT para obter a qualidade e resistência do
concreto são:
Tabela 07: Normas da ABNT
NBR ANO DESCRIÇÃO
7.215 2019
7.214 2015
9.479 2006
5.738 2015
5.739 2018
7.222 2011
12.655 2015
Cimento Porland - Determinação da 
resistência à compressão
Especifica o método de determinação da 
resistência à compressão de cimento Portland.
Areia normal para ensaio de cimento
Fixa as condições exigíveis da areia à execução 
do ensaio da resistência à compressão de 
cimento Portland
Argamassa e concreto – Câmaras úmidas e 
tanques para cura de corpos-de-prova
Fixa as condições exigíveis para câmaras 
úmidas e tanques para cura utilizados nos 
ensaios de cimento e concreto
Concreto - Procedimento para moldagem e 
cura de corpos de prova
Prescreve o procedimento para moldagem e 
cura de corpos de prova cilíndricos e prismáticos 
de concreto
Concreto - Ensaio de compressão de 
corpos-de-prova cilíndricos
Especifica o método de ensaio para a 
determinação da resistência à compressão de 
corpos de prova cilíndricos de concreto 
moldados
Concreto e argamassa — Determinação da 
resistência à tração por compressão 
diametral de corpos de prova cilíndricos
Prescreve o método para determinação da 
resistência à tração por compressão diametral 
de corpos de prova e testemunhos cilíndricos de 
concreto e argamassa
Concreto de cimento Portland - Preparo, 
controle, recebimento e aceitação – 
Procedimento
Estabelece especificações para o concreto que 
está exposto a ambientes sulfatados, e 
percentuais máximos de contaminação com 
cloretos, a partir da contaminação individual dos 
seus componentes e em função do tipo de 
concreto, bem como da agressividade do meio.
37
Fonte: Os Autores, 2019.
4.2 METODOLOGIA
A metodologia aplicada nesse estudo é o quantitativo, com a finalidade de
correlacionar os resultados de fluidez, resistência mecânica e retração do concreto
CPII F 32 e CPV ARI, rompido aos 28 dias de idade. 
Com cárater exploratório, foram realizados ensaios em laboratório, a fim de
comparar as propriedades supracitadas, realizados ao longo do semestre no
laboratório de Engenharia Civil do Campi Bacacheri da Unifacear. 
Para obtenção dos resultados, definiu-se ensaios no laboratório para teste
Continuação Tabela 07
15.900 2010 Água para amassamento do concreto
NM 67 1998
NM 52 2009
NM 33 1998
NM 248 2003
14.725 – 2 2009
7.211 2009 Agregados para concreto – Especificação
16.697 2018 Cimento Portland – Requisitos
10.908 2008
Estabelece as características da água de 
amassamento para serem adequadas ao uso 
nos concretos estruturais
Concreto - Determinação da consistência 
pelo abatimento do tronco de cone
Especifica um método para determinar a 
consistência do concreto fresco através da 
medida de seu assentamento, em laboratório e 
obra.
Agregado miúdo - Determinação de massa
específica e massa específica aparente
Estabelece o método de determinação da massa 
específica e da massa específica aparente dos 
agregados miúdos destinados a serem usados 
em concreto. 
Concreto - Amostragem de concreto fresco. 
Estabelecer o procedimento a seguir para a 
coleta e a preparação de amostras de concreto 
fresco sobre as quais serão realizados ensaios 
que permitam determinar suas propriedades.
Agregados, Determinação da composição 
granulométrica
Prescreve o método para a determinação da 
composição granulométrica de agregados 
miúdos e graúdos para concreto.
Produtos químicos — Informações sobre 
segurança, saúde e meio ambiente - Parte 
2: Sistema de classificação de perigo 
Especifica informações sobre produtos químicos 
perigosos relativas à segurança, à saúde e ao 
meio ambiente
Especifica os requisitos exigíveis para recepção 
e produção dos agregados miúdos e graúdos 
destinados à produção de concretos de cimento 
Portland.
Especifica os requisitos para o recebimento dos 
cimentos Portland.
Aditivos para argamassa e concreto - 
Ensaios de caracterização
Presecreve os métodos de ensaios de referência 
pra determinação de pH, teor de sólidos, massa 
específica, teor de cloretos e análise por 
infravermelho.
38
de dispersão do MCC, granulometria dos agregados, consistência do concreto
fluído, resist ncia mecânica (compressão e tração) e, retração. A Figura 04ẽ ilustra a
metodologia da pesquisa.
Figura 04: Fluxograma da metodologia da pesquisa.
Fonte: Os autores, 2019.
4.3 DELIMITAÇÃO DE PESQUISA 
4.3.1 Parâmetros fixados
Teor de microcristais de celulose: A porcentagem de de MCC adicionada foi
de 0,4 % em relação à massa do concreto.
 Relação a/c: Os concretos foram confeccionados com a relação a/c de 0,55.
 Teor de aditivo: Para a confecção do dos concretos, utilizou-se a porcentagem
de 0,7% de aditivo.
39
4.3.2 Variáveis independentes
 Através da dispersão dos MCC’s, as variáveis independentes de pesquisa
foram:
 Concreto de referência (CR) confeccionado sem adição de MCC com cimento
CP II F 32 e CPV ARI; 
 Concreto com dispersão de MCC na água e aditivo por vibração (CA) com
cimento CP II F 32 e CPV ARI;
 Concreto com adição de MCC misturado ao cimento através de agitador
mecânico (CC) com cimento CP II F 32 e CPV ARI.
4.3.3 Variáveis dependentes
 As variáveis dependentes neste foram:
 Consistência do concreto do cimento CP II F 32 e CPV ARI;
 Resistência à compressão do cimento CP II F 32 e CPV ARI;
 Resistência à tração do cimento CP II F 32 e CPV ARI;
 Retração hidráulica do cimento CP II F 32 e CPV ARI. 
4.4 MATERIAIS EMPREGADOS
 Para a elaboração dessa pesquisa, utilizou-se materiais disponíveis em
Curitiba/PR e Região Metropolitana, com exceção do MCC que foi obtido em São
Paulo/SP . 
4.4.1 Cimento
Os cimentos utilizado para os ensaio foram o cimento CPII F 32 Composto e
CPV ARI da empresa Supremo Secil Cimentos, localizada na cidade de
Adrianópolis, região metropolitana de Curitiba/PR.
O cimento CPII F 32 Composto com Fíler tem fácil disponibilidade e elevado
uso em obras em Curitiba e região. Esse cimento tem adição de fíler calcário, possui
40
mais resistência e secagem mais rápida, contém, elevado teor de clínquer altamente
reativo e grau de finura adequado.
O cimento CPV ARI contém maior teor de clínquer e alto grau de finura
(Blaine) que os demais cimentos disponíveis, o que permite atingir alta resistência
incial e o tempo de pega mais rápido. 
A escolha desses dois cimentos se deu, pois, ambos não possuem cinzas
pozolânicas em suas composições, onde, conforme descrito por Marcondes (2002),
taismateriais pozolânicos podem interagir com os MCCs e interferir nos resultados. 
4.4.2 Agregados miúdos
A areia empregada como agregado miúdo é uma areia natural,
disponibilizada pela própria faculdade. A escolha por este tipo de agregado se deu
em função da disponibilidade, sendo amplamente comercializada por lojas de
materiais em Curitiba e região.
4.4.2.1 Ensaio de granulometria e umidade do agregado miúdo
Para o ensaio de granulometria, pesou-se 500g de areia, conforme Figura 05
e iniciou-se o processo de peneiramento. Foram utilizadas as peneiras na ordem
decrescente a partir de 4,75 mm, tendo a seguinte sequência: 4,75 mm, 2,36 mm,
1,18 mm, 0,6 mm, 0,3 mm e 0,15 mm. Utilizou-se o agitador mecânico Solotest com
frequência de 50Hz e 60Hz, por 5 minutos para maior eficiência, conforme Figura 06.
Após, pesou-se o conteúdo de cada peneira, inclusive o fundo e anotou-se os
resultados. 
Figura 05: Pesagem da areia
Fonte: Os autores, 2019
41
Figura 06: Conjunto de peneiras no agitador mecânico
Fonte: Os autores, 2019
O ensaio de umidade foi realizado, pesando-se 500g de areia, onde se
adicionou a areia em um frasco com 200 ml de água. Agitou-se por 5 minutos e
preencheu-se o restante do frasco com água. Aguardou-se 1 hora para estabilização
da temperatura do expêrimento. Após a estabilização, pesou-se o frasco com o
material.
4.4.3 Agregados graúdos
A brita empregada como agregado graúdo é a de número 1, disponibilizada
pela própria faculdade. A escolha por este tipo de agregado se deu em função da
disponibilidade, sendo amplamente comercializada por lojas de materiais em
Curitiba e região.
4.4.3.1 Ensaio de granulometria e umidade do agregado graúdo
Para o ensaio de granulometria, pesou-se 1.500g de brita, conforme Figura
07 e iniciou-se o processo de peneiramento. Foram utilizadass as peneiras na ordem
decrescente a partir de 4,75 mm, tendo a seguinte sequência: 25 mm, 19 mm, 12,5
mm, 9,5 mm, 6,3 mm, 4,75 mm e 2,36 mm. Utilizou-se o agitador mecânico Solotest
com frequência de 50Hz e 60Hz, por 5 minutos para maior eficiência. Após, pesou-
se o conteúdo de cada peneira, inclusive o fundo e anotou-se os resultados. 
42
Figura 07: Pesagem da brita
Fonte: Os autores, 2019
O ensaio de umidade foi realizado, pesando-se 2.000g de brita, onde se
umideceu o material e pesou-se novamente.
4.4.4 Microcristal de celulose
Os MCCs utilizados nesta pesquisa foram adquiridos da empresa Orso di
Constanzo, localizado na cidade de São Paulo/SP. 
O MCC adquirido possui granulometria tipo 101, com tamanho da partícula
de 50 micrômetro (50x10-6 m), com densidade de 0,26 g/cm³, possuindo alto nível
de pureza. O MCC é um produto químico classificado como não perigoso pela NBR
14.725-2. 
Conforme as informações do fabricante, o MCC é um material multifuncional,
que estabiliza, emulsifica, melhora fluidez, é agente de compressão, confere
viscosidade e melhora a textura quando adicionado a outros materiais. 
4.4.5 Aditivo superplastificante
Para a realização do experimento foi utilizado um aditivo superplastificante
polifuncional, com alto poder de redução de água. O adtivido utilizado foi o
MasterPolyheed 38, também conhecido como, MasterMix BF 38 da empresa Basf.
Conforme informações do fabricante, o pH varia de 8 à 10, massa específica de
43
1.150 à 1.190 g/cm³ e, dosagem recomenda de 0,3% à 2%, conforme parâmetros
estabelecidos pela norma NBR 10.908.
A escolha de tal aditivo se deu, pois, o adtivio MasterMix BF 38 é específico
para cimentos e concretos com adições em sua composição, promovendo,
acréscimo de resistências finais. 
4.5 MOLDAGEM, PROPORCIONAMENTODE MATERIAIS E FORMA DE MISTURA
 Para a dosagem do concreto, foi definido um traço de referência e, empregado
em todos os concretos confeccionados, para permitir uma melhor análise dos
resultados, conforme Tabela 08. Tal traço foi baseado no estudo de adição de
nanotubo de carbono em cimento Portland, realizado por Marcondes (2002) que se
baseou no metódo IBRACON.
Tabela 08: Traços e proporcionamento utilizados na confecção do concreto.
Fonte: Os autores, 2019
A nomenclatura empregada nas amostras, refere-se a:
 CR: concreto de referência, sem adição de MCC;
 CA: concreto com dispersão de MCC em água;
 CC: concreto com MCC misturado no pó de cimento;
 A relação água/cimento adotada foi de 0,55. Parâmetro dentro dos limites
estabelecido pela Norma NBR 12.655, para classe de agressividade II (ambientes
urbanos).
TRAÇO
CIMENTO AREIA BRITA A/C α C
kg g kg kg - % kg/m3 g
1,00 0,40% 2,25 2,75 0,55 - - 0,70%
CR 4,70 - 10,60 12,90 0,55 0,47 99,80 32,90
CA 4,70 18,80 10,60 12,90 0,55 0,47 99,80 32,90
CC 4,70 18,80 10,60 12,90 0,55 0,47 99,80 32,90
MCC (em relação 
à massa do 
cimento)
ADITIVO (em 
relação à massa do 
cimento)
TRAÇO 
UNITÁRIO
44
 A fixação do parâmetro de adição de aditivo, foi estabelecido em 0,7% em
relação a massa do cimento, baseando no experimento de Marcondes (2012). O teor
de MCC utilizado nos concretos, foi obtido através do experimento de dispersão
descrito no Tópico 6.1 deste estudo. 
 Para realização do ensaio, foram feitos 6 misturas na betoneira, sendo uma
para cada traço. Cada betonada foi sufuciente para moldar 06 corpos de prova de
cada traço, totalizando 36 cilindros de 10x20 cm, para ensaios de resistência à
compressão e à tração.
4.5.1 Ensaio de dispersão de MCC
Com a finalidade de determinar o melhor teor de MCC a ser adicionado ao
concreto, foram estudados quatro amostras com teores diferentes e, aplicado a
técnica de análise hierárquica, para auxílio na tomada de decisão.
As amostras foram preparadas em frascos erlenmeyers, utilizando-se uma
balança eletrônica da marca Bel Engineering Classe II, disponibilizada no laboratório
da faculdade, mostrada na Figura 08. Para a realização do experimento, escolheu-
se a porcentagem de 0,2%, 0,3%, 0,4% e 0,5% em relação ao total da água para
obtenção dos dados dos teores. A Tabela 09 mostra a visão geral do expêrimento,
com a numeração das amostras e as dosagens utilizadas. 
Tabela 09: Visão geral do experimento
Fonte: Os autores, 2019.
Após a definição das referências das amostras, fez-se a preparação das
mesmas, iniciando com a pesagem dos materiais e adição de água, MCC e aditivo
nos frascos, conforme detalhado na Figura 15.
AMOSTRA REFERÊNCIA
DOSAGEM
ÁGUA ADITIVO MCC
AM 01 ÁGUA + ADITIVO + MCC 0,2% 100 g 0,7 g 0,2 g
AM 02 ÁGUA + ADITIVO + MCC 0,3% 100 g 0,7 g 0,3 g
AM 03 ÁGUA + ADITIVO + MCC 0,4% 100 g 0,7 g 0,4 g
AM 04 ÁGUA + ADITIVO + MCC 0,5% 100 g 0,7 g 0,5 g
45
Figura 08: A) Preparação dos frascos com água. B) Pesagem dos materiais. C) Adição dos materiais
nos frascos. D) Frascos preparados com as misturas e identificados.
Fonte: Os autores, 2019.
Após a preparação das amostras, posicionou-se os frascos no agitador
mecânico Solotest para mistura e vibração das amostras, conforme detalhes da
Figura 09. Iniciou-se a vibração das amostras na frequência de 20 Hz pelo tempo de
30 minutos. 
Figura 09: Vibração das amostras.
Fonte: Os autores, 2019.
46
As amostras permaneceram em vibração por 30 minutos, em análise visual,
percebeu-se que as amostras AM 03 e AM 04 apresentaram maior viscosidade em
relação as demais. 
Após a vibração, as amostras foram retiradas do agitador mecânico e
dispostas na bancada para análise visual, quanto a turbidez e decantação das
amostras. O período de observação foi de 30 minutos, divididos em três análises a
cada 10 minutos. Para a verificaçãoda turbidez, utilizou-se a incidência de
iluminação de baixo para cima, conforme Figura 10. Dentro do período de
observação, verificou-se que todas as amostras tiveram decantação dos MCCs,
conforme demonstrado na Figura 11. 
Figura 10: Análise de turbidez das amostras
Fonte: Os Autores, 2019.
47
Figura 11: Análise de decantação das amostras
Fonte: Os Autores, 2019.
Para a análise da eficiência da dispersão foi utilizado o método da análise
visual para cada amostra. Para proceder com a análise foram estabelecidos os
seguintes critérios a fim de comparar as amostras e assim proceder com a escolha
da melhor forma de dispersão:
48
• Turbidez: é uma propriedade física dos fluídos que se traduz na resução da
sua transparência devido à presença de materiais em suspensão que
interferem na passagem de luz através deste (Marcondes, 2002). A análise
deste critério foi feita de forma qualitativa com a visualização ou não da
turbidez e sua classificação se deu por três parâmetros, detalhados na Tabela
10.
Tabela 10: Parâmetros e classificação para análise da turbidez
Fonte: Os Autores, 2019.
• Decantação: é o processo de separação das fases de uma mistura ou
solução, se houver considerável parcela de partículas em suspensão na
amostra, significa que não houve decantação (Marcondes, 2002).
4.5.1.1 Preparo da solução para o traço com adição de MCC
 Para o preparo das soluções com dispersão de MCC em meio aquaso, fez-se
a adição dos MCC em 500 ml de água e 0,7% de aditivo em relação a massa de
cimento e, segui-se para a mistura manual por 5 minutos. 
 Para homogeneização do cimento com MCC, fez-se a mistura manual por 5
minutos.
4.5.2 Preparo dos concretos
 Os concretos foram confeccionados em betoneira de eixo horizontal com 150
litros de capacidade e sua confecção se deu da seguinte maneira:
Parâmetros Classificação
Sem incidência de luminosidade Turva Ótima dispersão
Com pouca incidência de luminosidade Translucida Boa dispersão
Com muita incidência de luminosidade Transparência Dispersão ruim 
Incidência de luminosidade que passa pela 
amostra
49
 Traço CR:
 Pesou-se os materiais;
 Imprimou-se a betoneira;
 Inseriu a brita e metade da água de amassamento e misturar por 10
segundos;
 Adicionou-se o cimento e misturar por 30 segundos;
 Adicionou-se o restante da água de amassamento e misturar por 1 minuto;
 Adicionou-se a areia e misturar por 2 minutos;
 Parou-se e raspou-se a betoneira com colher de pedreiro, para retirar
argamassa acumulada nas paredes e misturar por mais 3 minutos.
 Traço CA:
 Preparou-se a solução de água, aditivo e MCC e misturar por 5 minutos ;
 Pesou-se os materiais;
 Imprimou-se a betoneira;
 Inseriu a brita e metade da água de amassamento e misturar por 10
segundos;
 Adicionou-se o cimento e misturar por 30 segundos;
 Adicionou-se a solução de MCC disperso em água e o restante da água de
amassamento e misturar por 1 minuto;
 Adicionou-se a areia e misturar por 2 minutos;
 Parou-se e raspou-se a betoneira com colher de pedreiro, para retirar
argamassa acumulada nas paredes e misturar por mais 3 minutos.
 Traço CC:
 Pesou-se os materiais;
 Em um recepiente, adicionou-se o cimento e o MCC em pó. Efetuar a mistura
dos materiais por 5 minutos;
 Imprimou-se a betoneira;
 Inseriu a brita e metade da água de amassamento e misturar por 10
segundos;
50
 Adicionou-se o cimento com MCC e misturar por 30 segundos;
 Adicionou-se o restante da água de amassamento e misturar por 1 minuto;
 Adicionou-se a areia e misturar por 2 minutos;
 Parou-se e raspou-se a betoneira com colher de pedreiro, para retirar
argamassa acumulada nas paredes e misturar por mais 3 minutos.
A Figura 12 demonstra a separação dos materiais para inicio dos traços.
Figura 12: Separação dos materiais para início dos traços com cimento CPII F 32.
Fonte: Os Autores, 2019
4.6 MÉTODOS DE ENSAIO NO ESTADO FRESCO
4.6.1 Consistência do concreto
 O ensaio de abatimento de tronco de cone ou slump test, foi realizado para
obter a consistência e a fluídez de todos os concretos em estado fresco após o
preparo das misturas, com base na norma NBR NM 67 e deu-se da seguinte forma:
 Realizou-se limpeza e umedecimento do molde com as dimensões: altura de
30 cm, diâmetro superior de 10 cm e diâmetro inferior de 20 cm;
 Colocou-se o molde sobre placa metálica base (50x50x0,3 cm), limpa e
umedecida;
 Com o molde fixado pelas aletas preencheu-se 1/3 do molde com concreto
recém confeccionado, não ultrapassando 5 minutos de após a coleta;
 Adensou-se o concreto no molde com 25 golpes da haste de socamento de
16 mm;
51
 Preencheu-se mais 1/3 de molde com concreto e adensar com mais 25
golpes;
 Preencheu-se o restante do molde com concreto e adensar com mais 25
golpes;
 Após o adensamento, retirou-se o complemento tronco cônico e remove-se o
excesso de concreto com auxílio da própria haste de socamento;
 Imediatamente após, fez-se a limpeza da placa metálica de base em torno do
molde;
 A desmoldagem foi efetuada, elevando-se o molde pelas alças
cuidadosamente na direção vertical, com velocidade constante e uniforme,
num tempo de (10±2)s;
 Mediu-se distância entre o plano correspondente à base superior do molde e
o centro da base superior da amostra abatida, medida com régua metálica.
 A realização do ensaio pode ser verificado na Figura 13.
Figura 13: Ensaio de consistência do concreto (abatimento de cone).
Fonte: Os Autores, 2019
Após a realização do ensaio de consistência, retornou-se o concreto para a
betoneira para efetuar a mistura por mais 2 minutos a fim de prepará-lo para a
moldagem dos corpos de prova.
4.7 MÉTODOS DE ENSAIO NO ESTADO ENDURECIDO
52
4.7.1 Moldagem dos corpos de prova
 Para a moldagem dos corpos de prova para os ensaios de resistência à
compressão e à tração, utilizou-se moldes de diâmetros de 10x20 cm. Foram
moldados 06 corpos de prova para cada traço confeccionado. Seguindo a norma
NBR 5768, a moldagem ocorreu da seguinte maneira:
 Lubrificou-se os moldes com óleo mineral;
 Preencheu-se a metade do cilindro com concreto fresco;
 Adensou-se o concreto com 12 golpes;
 Preencheu-se o restante do cilindro com concreto fresco;
 Adensou-se com mais 12 golpes;
 Identificou-se a amostra;
 Deixou-se a mistura descansar por 24 horas;
 Armazenou-se o corpo de prova na câmara úmida (cura submersa), com
temperatura controlada próximo a 23⁰ C.
A Figura 14 demonstra os corpos de prova moldados, onde foram
identificados com as seguintes cores:
• Traço CR: verde;
• Traço CC: vermelho;
• Traço CA: azul.
Figura 14: Moldagem dos corpos de prova.
Fonte: Os Autores, 2019
53
4.7.2 Ensaio de resistência à compressão 
Seguindo a norma NBR 5739, o ensaio de compressão foi realizado em 03
corpos de prova de cada traço com a idade de 28 dias. Foram utilizados moldes
cilíndricos com dimensão de 10 x 20 cm e o adensamento foi realizado
manualmente. 
A prensa utilizada no ensaio de resistência à compressão é uma prensa
manual com indicador digital, da marca Fortest, modelo FT02 com capacidade de
carga de 100 tf. Esta máquina encontra-se no laboratório de materiais do campi
Bacacheri e pode ser observada na Figura 15.
Figura 15: Prensa manual para rompimento de corpos de prova.
Fonte: Os Autores, 2019
4.7.3 Ensaio de resistência à tração
A