Estudo experimental de concreto auto-adensável utilizando areia 100% artificial e fíler calcário como substituição parcial do Cimento Portland

Abstract

Resumo: O emprego do concreto auto-adensável (CAA) de alta resistência propicia o melhor aproveitamento dos recursos naturais devido à menor necessidade de manutenção, maior durabilidade das estruturas de concreto e à redução do consumo de matérias primas nobres através da redução do consumo de concreto. Quando o CAA utiliza em sua composição areia artificial em detrimento da areia natural, os impactos ambientais decorrentes do método convencional da extração são reduzidos, bem como o custo de transportes, além de agregar menor variabilidade das características do agregado. Durante o processo de britagem dos agregados é gerado o fíler calcário, material que é removido dos produtos e é disposto em um bota fora, sem uso gerando danos ambientais. Em face deste panorama, este trabalho tem como objetivo estudar a influência da utilização do deste fíler calcário em substituição parcial ao cimento Portland na confecção de CAA de alta resistência utilizando agregados 100% artificiais. Os concretos produzidos tiveram sua validação de propriedades de auto adensabilidade no estado fresco e as seguintes propriedades no estado endurecido: Resistência à compressão e à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade. Foram produzidos concretos com quatro níveis de substituição de cimento Portland, 0%, 6%, 12% e 18%, e quatro faixas de resistência alvo: 60MPa, 70 MPa, 80 MPa e 90 MPa. Os resultados obtidos comprovaram que o CAA confeccionado utilizando areia artificial e fíler calcário gera moldagens como menos erros, sendo que o Coeficiente de Variação para a resistência à compressão aos 28 dias foi de 2,23% para CAA enquanto o concreto de alta resistência (CAR), produzido com os mesmos materiais, obteve CV igual à 9,09%. Os resultados também mostraram significante redução do consumo de cimento, sendo a maior redução encontrada de 10,30%. Os maiores resultados para a resistência à compressão foram encontrados para o teor de substituição de 0%, entretanto 27% dos resultados encontrados, embora numericamente menores, foram considerados estatisticamente iguais, com a vantagem da grande redução do consumo de cimento. Comparado ao CAR produzido com os mesmos materiais, nos melhores resultados, o CAA alcançou 18,3% mais resistência à compressão com redução de 9,1 % no consumo de cimento, mesmo utilizando relações a/c maiores que o CAR. A resistência à tração mais alta foi encontrada para o teor de substituição de 6%, entretanto a análise de variância (ANOVA) revelou que a substituição de cimento Portland por fíler calcário não influenciou nos resultados. O valor mais alto de módulo de elasticidade foi encontrado para o teor de substituição de 12%, entretanto a ANOVA revelou que o teor de substituição de fíler não influi na variação deste parâmetro. Devido às reduções no consumo de cimento, foram percebidas reduções nos custos por unidade de resistência e por volume, bem como reduções de emissão de CO2. Palavras-chave: Concreto auto-adensável (CAA), Concreto de alta resistência (CAR), fíler calcário, sustentabilidade.

Abstract: The use of high strength self-compacting concrete (SCC) leads to a better use of natural resources due to the need of less maintenance, increased durability of concrete structures while minimizing the consumption of noble raw material as a benefit from the reduction in concrete volume pieces. Whenever the SCC is produced using manufactured sand instead of natural sand, environmental impacts resulting from the conventional sand extracting methods are reduced, as well as the transportation costs, besides lowering aggregates characteristics variability. During the aggregates manufacturing processes, calcareous filler is generated, being this waste removed from the aggregates and disposed in dumps, causing environmental damage. In this scenario, the purpose of this study is to analyse the influence of the use of calcareous filler as partial replacement of Portland cement for manufacturing high strength SCC, using 100% of manufactured sand. Fresh concrete tests were performed on SCC to validate self-compacting properties and the following hardened properties were evaluated: Compressive strength, tensile strength by diametral compression and elastic modulus. The concretes were produced with four levels of cement replacement, 0%, 6%, 12% and 18%, and four resistance levels. Results show that SCC produced using manufactured sand and calcareous filler achieved better mould filling, as the Coefficient of Variation (CV) for compressive strength (28 days) resulted as 2,23%, while the high-strength concrete (HSC), composed by the same material, obtained CV equal to 9,09%. The results also show significant decrease in cement consumption, being 10,30% greater reduction. The higher values for compressive strength are observed for 0% calcareous filler replacement, however 27 % of the results although numerically smaller, were found statistically equal, with the advantage of greatly reduced cement consumption. The comparison between HSC and SCC produced with same materials reveals, at the best values, that the SCC developed 18,30% higher compressive strength with 9,10% reduced cement consumption, though the SCC was produced with higher water cement ratios. The higher value for tensile strength is observed for 6% level of replacement, although the analysis of variation (ANOVA) revealed that the replacement of Portland cement for calcareous filler doesn't effect this parameter. The greater value for elastic modulus is observed for 12% level of replacement, although ANOVA revealed that the replacement of Portland cement for calcareous filler doesn't effect this parameter. Due to the cement consumption lowering, reduction on the cost per unit strength and volume were observed, as well as CO2 emission reduction. Keywords: self-compacting concrete (SCC), high-strength concrete (HSC), calcareous filler, sustainability.