Efeito da Substituição Parcial do Agregado Graúdo por Caroço de Macaúba nas Propriedades Mecânicas de Concretos

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EFEITO DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO GRAÚDO POR 
CAROÇO DE MACAÚBA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE 
CONCRETOS 
Effect of partial substitution of large aggregate by macaúba lump in the mechanical 
properties of concretes 
 
Adriano Luiz Roma Vasconcelos (1); Dáiro Santos Moraes (2); João Carlos Azevedo (3); Luís 
Otávio de Sousa do Vale (4). 
 
(1) Professor Mestre em Engenharia Civil, UNITPAC - adrianoromapa@hotmail.com 
(2) Estudante de Graduação em Engenharia Civil, UNITPAC - dairo.santos@hotmail.com 
(3) Estudante de Graduação em Engenharia Civil, UNITPAC - joaocrlsazevedo@outlook.com 
(4) Estudante de Graduação em Engenharia Civil, UNITPAC - luisdovale02@gmail.com 
 
Resumo 
 
Os agregados naturais utilizados nos concretos se mostram até os dias atuais a alternativa mais utilizada na 
construção civil por possuírem uma grande viabilidade técnico-econômica e uma relativa abundância na 
natureza. Contudo, com a crescente procura por esses materiais, têm-se notado um rápido esgotamento das 
jazidas. A busca por substitutos a esses agregados tem sido destaque no meio científico atual. A incorporação 
de materiais que unam sustentabilidade e bom desempenho mostra-se o grande desafio dos pesquisadores. 
Nesse sentido, surge a Macaubeira (Acrocomia Aculeata), uma palmácea com grande produtividade de óleo, 
encontrada em abundância em todo o cerrado brasileiro. A mesma possui frutos que, no seu interior, 
apresentam uma estrutura extremamente rígida e resistente, características que impulsionam uma 
investigação científica com o objetivo de se conhecer e avaliar o comportamento de concretos confeccionados 
utilizando-se esse material em substituição parcial ao agregado natural, sendo o objetivo principal desse 
estudo. Esta pesquisa investigou as propriedades no estado fresco e endurecido de concretos de referência 
e sustentáveis a partir da substituição parcial de 10% e 30% de caroço de macaúba em relação ao agregado 
graúdo natural. Foram analisadas as propriedades no estado fresco e endurecido. Atingiu-se, com o teor de 
10%, resultados de desempenho mecânico satisfatório para concretos estruturais. 
 
Palavras-Chave: Agregado Graúdo; Caroço De Macaúba; Propriedade Mecânica; Sustentabilidade. 
 
Abstract 
 
The aggregates commonly used in concretes are, until nowadays, the most usual alternative in construction 
because they have a great technical-economic viability and a relative abundance in nature. However, with the 
increasing demand for these materials, there has been a rapid depletion of the deposits. The search for 
substitutes to these aggregates has been prominent in the current scientific environment. The incorporation of 
materials that combine sustainability and good performance presents itself as the great challenge of the 
researchers. Therefore, Macaubeira (Acrocomia Aculeata) emerges, a palmácea with great oil productivity, 
found in abundance throughout the Brazilian cerrado. It has fruits that, inside, have an extremely rigid and 
resistant structure, characteristics that impel a scientific investigation aiming to know and evaluate the behavior 
of concretes made using this material in partial replacement to the natural aggregate. This research 
investigated the fresh and hardened properties of reference and sustainable concretes from the partial 
substitution of 10% and 30% of macaúba core in relation to the natural aggregate. The results of satisfactory 
mechanical performance for structural concretes were reached with the content of 10%. 
 
Keywords: Coarse Aggregate; Macaúba Core; Mechanical Property; Sustainability. 
 
 
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1 Introdução 
Os recursos naturais têm sido utilizados desordeiramente, e em determinadas regiões há 
carência ou escassez destes, o que tem levado pesquisadores a analisar e validar novos 
meios e materiais que servirão como alternativos aos tradicionalmente empregados na 
composição de concretos especiais. Estes materiais servirão como subsídio sustentável 
nos diversos setores da construção civil, tendo também como vantagem a economia, em 
relação aos materiais convencionais, pois normalmente são resíduos de determinados 
processos industriais ou encontram-se em abundância na natureza. 
A macaúba (Acrocomia Aculeata) é uma espécie de ampla distribuição geográfica no 
território brasileiro, ocorrendo desde os estados de São Paulo e do Rio de Janeiro, 
passando por Minas Gerais, toda região Centro-Oeste, pelo Nordeste e Norte do Brasil, 
sendo também encontrada na região sul (AQUINO, 2008). Na América a espécie distribui-
se desde o sul dos Estados Unidos, passando pelo México e Caribe, Argentina, Bolívia, 
Paraguai e Antilhas, com exceção do Equador e Peru (LORENZI, 2006). 
O fruto da macaubeira é composto de uma polpa amarela ou esbranquiçada, rica em óleo, 
fibra e mucilagem, sendo também comestível. Além disso, possui uma semente envolvida 
por endocarpo duro e escuro com aproximadamente 3 mm de espessura e um epicarpo 
que quando maduro é rompido facilmente. Embora haja uma variação para as várias 
regiões de ocorrência, a composição média do fruto da macaúba, em peso, pode ser 
expressa, percentualmente, na base seca: epicarpo 21%, mesocarpo 38%, endocarpo 34% 
e amêndoa 7%. (COSTA, 2009). Sendo o endocarpo o material de estudo desta pesquisa. 
O concreto é uma mistura de cimento hidráulico, agregado e água de amassamento, 
podendo ou não conter aditivos ou adições minerais (MEHTA e MONTEIRO, 2014). 
A NBR 7211 (ABNT, 2009) dita as exigências e especificações acerca das características 
na recepção e produção de agregados miúdos e graúdos, de origem natural, sejam 
encontrados fragmentados ou resultantes do processo de britagem de rochas. A norma 
ainda define que o agregado graúdo como pedregulho ou brita oriundo de rochas estáveis, 
ou a mistura de ambos, cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm 
e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm. 
A abundância, facilidade de colheita e propriedades do caroço de macaúba torna sua 
utilização na substituição parcial do agregado graúdo natural (AGN) em concretos, uma 
alternativa para o desenvolvimento de concretos sustentáveis. 
 
2 Metodologia 
Os procedimentos realizados com o caroço de macaúba foram sua coleta, triagem (a fim 
de descartar aqueles que apresentavam patologias), e posterior caracterização (Figura 1). 
A caracterização do material ocorreu em relação à sua massa específica, massa unitária, 
teor de absorção, diâmetro máximo característico (DMC) e índice de forma. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1: Caroços de Macaúba in natura (AUTORES (2019)) 
 
Após obtenção dos resultados de caracterização, foi realizada a dosagem dos concretos, 
de referência, bem como dos com substituição parcial em teores de 10% e 30% em relação 
ao AGN O método de dosagem baseou-se nos procedimentos descritos pela Associação 
Brasileira de Cimento Portland (ABCP). A resistência à compressão axial característica foi 
de 25 MPa aos 28 dias de idade, tendo-se em vista a classe de agressividade da região 
onde fez-se o estudo, segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014). 
Para a avaliação das propriedades no estado fresco, realizou-se o ensaio de abatimento 
por tronco de cone, preconizado pela NBR NM 67 (ABNT, 1998). Os ensaios realizados 
para determinação das propriedades no estado endurecido e suas respectivas quantidades 
de corpos de prova (CP’s) submetidos são apresentados na Figura 2. A quantidade refere-
se a cada tipo de concreto produzido. 
 
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O ensaio de compressão axial, tração por compressão diametral e determinação do módulo 
elástico seguiram recomendações das NBR 5739 (2018), NBR 7222 (2011) e NBR 8522 
(2017), respectivamente. 
A fim desanar o inchamento causado pela absorção do caroço de macaúba, que 
consequentemente gera fissuras por expansão volumétrica em concreto, utilizou-se a 
técnica de pré-molhagem por 24 horas antes da concretagem (Figura 3). 
 
A água absorvida pelo caroço de macaúba foi considerada no traço, de forma a manter uma 
relação água/cimento fixa em 0,57 para todos os concretos produzidos. 
 
Propriedades no estado 
endurecido
7 dias
Compressão Axial
4 CP's
Tração por compressão diametral
4 CP's
Módulo Elástico
2 CP's
28 dias
Compressão Axial
4 CP's
Tração por compressão diametral
4 CP's
Módulo Elástico
2 CP's
Figura 2: Roteiro dos ensaios de determinação das propriedades dos concretos 
Figura 3: Caroços da macaúba saturados por 24h (AUTORES (2019)) 
 
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3 Resultados e Discussões 
Para fins de avaliação, os concretos de referência e com incorporação parcial de 10% e 
30% de caroço de macaúba em relação ao agregado graúdo britado, foram nomeados de 
REF, M10 e M30, respectivamente. 
3.1 Caracterização dos caroços de macaúba 
Os resultados encontrados nos ensaios de caracterização física do caroço de macaúba são 
apresentados na Tabela 1. 
 
Tabela 1: Caracterização dos caroços da macaúba 
Característica analisada Unidade Valor 
Massa específica g/cm³ 1,18 
Massa unitária g/cm³ 0,57 
Índice de absorção % 9,83 
DMC mm 25 
Índice de forma Adimensional 1,10 
Autores (2019) 
 
Nota-se que o índice de forma encontrado é próximo de 1, o que caracteriza o agregado 
especial como de forma esférica. O teor de absorção encontrado é cerca de dez vinte vezes 
o teor do AGN, o que requer atenção nos momentos de dosagem e confecção de concretos 
sustentáveis com este material. 
3.2 Influência da incorporação no estado fresco 
Buscando avaliar a influência da incorporação do agregado graúdo especial de macaúba 
(AGEM) estudado nas propriedades frescas, realizou-se o ensaio de avaliação da 
consistência, cujo resultados são apresentados na Figura 4. 
 
 
Figura 4: Abatimento (Slump Test) (AUTORES (2019)) 
220 mm
205 mm
180 mm
REF M10 M30
A
b
a
ti
m
e
n
to
 
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Apesar de possuir geometria esférica (Índice de Forma = 1,10), a da técnica de pré- 
molhagem para confecção dos concretos resultou em uma redução de cerca de 12,50% 
nos valores de abatimento. Pois a água absorvida pelo agregado especial estudado acaba 
por não colaborar com a consistência da massa de concreto. 
 
3.3 Propriedades no estado endurecido 
3.3.1 Resistência à tração por compressão diametral 
O ensaio de determinação da resistência à tração por compressão diametral como 
mostrado na Figura 5 foi regido pela NBR 7222 (ABNT, 2011), e seus resultados estão 
apresentados na Figura 6. 
 
 
Figura 5: Ensaio de tração por compressão diametral 
 
É aparente que os concretos com incorporação parcial obtiveram desempenho abaixo do 
concreto produzido com agregado natural. Este resultado está relacionado à superfície lisa 
do caroço de macaúba, que gera uma baixa aderência com a argamassa. 
 
 
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Figura 6: Resistência média a compressão diametral (AUTORES (2019)) 
 
A Figura 7 apresenta um corpo de prova M10 rompido à tração por compressão diametral, 
onde é possível observar o caminho de fissuração na interface entre o agregado especial 
e a argamassa. 
 
 
Figura 7: Corpo de prova rompido, em corte longitudinal (AUTORES (2019)) 
 
Com o teor de 30% de substituição nota-se maior queda de resistência, uma vez que o 
maior volume de agregado especial aumenta a porosidade e zonas de baixa aderência. 
 
 
 
2,36 MPa
2,18 MPa
1,83 MPa
3,01 MPa
2,88 MPa
2,37 MPa
REF M10 M30
7 dias 28 dias
 
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3.3.1 Resistência à compressão axial 
Os valores foram obtidos através do ensaio como mostra a figura 8, foi executado aos 7 e 
28 dias para os corpos de prova de referência e com incorporação de caroço de macaúba. 
 
 
Figura 8: Ensaio de compressão axial 
O ensaio foi executado sob os preceitos da NBR 5739 (ABNT, 2018), e os resultados 
obtidos estão apresentados na figura 9. 
 
 
Figura 9: Resistência média a compressão axial (AUTORES (2019)) 
22,66 MPa
16,67 MPa
12,30 MPa
29,04 MPa
25,94 MPa
15,66 MPa
REF M10 M30
7 dias 28 dias
 
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Nota-se que quanto maior o teor de substituição, menor a resistência à compressão axial 
do concreto. Contudo, vale destacar o teor de substituição de 10%, que apresentou 
resistência média de 25,94 MPa, atingindo o Fck de dosagem. 
 
3.3.3 Módulo de Elasticidade 
Para obter os resultados de módulo de elasticidade, os corpos de prova foram submetidos 
ao ensaio conforme visto na figura 10, o mesmo foi regido pela NBR 8522 (ABNT, 2017). 
 
 
Figura 10: Ensaio de Módulo de Elasticidade 
Os resultados do ensaio de determinação do módulo elástico são apresentados na figura 
11, para as idades de 7 e 28 dias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 11: Módulo de elasticidade médio (AUTORES (2019)) 
 
É possível notar que, comparados ao concreto de referência, os concretos especiais 
apresentaram um decréscimo em seu módulo de elasticidade em ambas idades. 
Os agregados esféricos, contrariamente aos lamelares, necessitam de um menor teor de 
argamassa para envolve-los. Em função do formato esférico da macaúba, necessitou-se de 
um menor teor de argamassa para envolver os agregados, desta forma, houve um 
acréscimo na capacidade de deformação elástica do concreto especial. 
 
4 Conclusões 
Nota-se a diminuição do abatimento quando incorporado o caroço de macaúba pela técnica 
de pré molhagem durante 24 horas. Justificado pela grande absorção que este agregado 
especial possui, que consequentemente diminui a água de amassamento que contribui para 
a consistência do concreto. Nas avaliações das propriedades mecânicas no estado 
endurecido, constatou-se queda nos resultados de resistência à compressão axial e, 
principalmente, à tração por compressão diametral. 
O que se dá à textura superficial do agregado incorporado, que não apresenta grande 
aderência à matriz cimentícia, formando um caminho preferencial de fissuramento na zona 
de transição. Contudo, com um teor de substituição de 10%, atingiu-se a resistência 
definida em dosagem de 25 MPa, comprovando a viabilidade técnica da substituição neste 
teor, em termos de resistência mecânica. Em face do exposto, nota-se que a incorporação 
no teor adequado é viável, tanto de forma técnica quanto social e ambiental. 
 
 
 
 
 
 
 
 
28,13 GPa
21,59 GPa
15,31 GPa
29,57 GPa
24,28 GPa
25,79 GPa
REF M10 M30
7 dias 28 dias
 
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5 Referências Bibliográficas 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto - 
Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Comitê: ABNT/CB-18 Cimento, 
Concreto e Agregados. 9 páginas, 2016. 
 
_____. NBR 5739: Ensaios de Compressão Corpo de prova Cilíndrico. Comitê ABNT/CB-
018 Cimento, Concreto e Agregado. 9 páginas, 2018. 
 
_____. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto — Procedimento. Rio de Janeiro, p. 
238. 2014. 
 
_____. NBR 7211: Agregados para Concreto, especificações. Comitê ABNT/CB-018 
Cimento, Concreto e Agregado. 9 páginas, 2009. 
 
_____. NBR 7222: Concreto e argamassa — Determinação da resistência à tração por 
compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, p. 5. 2011. 
 
_____. NBR 8522: Concreto - Determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de 
deformação à compressão. Rio de Janeiro, p. 20. 2017. 
 
_____. NBR NM 45: Agregados – Determinação da massa unitária e do volumede vazios. 
Comitê: ABNT/CB-18 Cimento, Concreto e Agregados. 8 páginas, 2006. 
 
_____. NBR NM 52: Agregado miúdo – Determinação da massa específica e massa 
específica aparente. Comitê: ABNT/CB- 18 Cimento, Concreto e Agregados. 6 páginas, 
2009. 
 
_____. NBR NM 53: Agregado graúdo – Determinação da massa específica, massa 
específica aparente e absorção de água. Comitê: ABNT/CB-18 Cimento, Concreto e 
Agregados. 8 páginas, 2009. 
 
_____. NBR NM 67: Determinação Da Consistência Pelo Abatimento Do Tronco De Cone. 
8 páginas, 1998. 
 
_____. NBR NM 248: Agregados – Determinação da composição granulométrica. Comitê: 
ABNT/CB-18 Cimento, Concreto e Agregados. 6 páginas, 2003. 
 
AQUINO, F. G. et al. Distribuição geográfica das espécies Acrocomia aculeata (Jacq.) 
Lood ex. Mart. e Caryocar brasiliense Cambess. No bioma Cerrado. In: Simpósio 
Nacional Cerrado: desafios e estratégias para o equilíbrio entre sociedade, agronegócio e 
recursos naturais, 9, 2008, Brasília. Disponível em:< 
http://simposio.cpac.embrapa.br/simposio_pc210/fichas/00452_trab2_ficha.pdf>. Acesso 
em: 28/04/2019. 
 
 
ANAIS DO 61º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2019 – 61CBC2019 12 
 
COSTA, C. F. Solos e outros fatores ambientais associados à diversidade fenotípica 
de macaubais no estado de São Paulo. 2009. 54f. Dissertação (Mestrado em Agricultura 
Tropical e Subtropical Área de Concentração em Gestão dos Recursos Agroambientais) – 
Instituto Agronômico, Campinas, 2009. Disponível em: < 
http://www.iac.sp.gov.br/PosIAC/Dissertacao/Carla%20Fernanda%20Costa.pdf>. Acesso 
em: 02/05/2019. 
 
LORENZI, G. M. A. C. Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. Ex Mart. - ARECACEAE: 
BASES PARA O EXTRATIVISMO SUSTENTÁVEL. 2006. 156 f. Tese (Doutorado em 
Ciências) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba. 2006. Disponível em:< 
http://www.entabanbrasil.com.br/downloads/Acrocomiaaculeata_Tese%20Lorenze.pdf>. 
Acesso em: 28/04/2019. 
 
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 
2ª. ed. São Paulo: IBRACON, 2014.