Efeito da umidade da mistura na densidade | DoutorBloco
A absorção de água e a resistência à compressão dos pavers
Reportagem: Idário Fernandes, Engenheiro civil
Veículo: Revista Prisma
É sabido, já há muitos anos, que, em média, o cimento necessita de uma quantidade de água em torno de 25% do seu peso para uma perfeita hidratação.
Ocorre que, para a maioria das aplicações, esta água não é suficiente para a cura porque, no processo de mistura e adensamento, o agregado consome parte desta água fazendo com que necessitemos colocar de 35 a 50% do peso do cimento, em água, para obtermos boas condição de mistura e adensamento.
Desde os estudos de Duff Abrams, há mais de 90 anos, sabe-se também que, quando se aumenta a relação água/cimento no concreto, desde que se mantenha a sua consistência fixa, ocorre a diminuição da resistência da pasta de cimento e, em consequência, a do concreto ou argamassa.
Isto acontece porque a água que não reage com o cimento, ou seja, a parte que excede aqueles 25%, permanece no interior da pasta após a cura e, quando o concreto seca, ela sai dali, deixando uma microporosidade que empobrece a pasta, enfraquecendo o concreto ou argamassa.
Estas informações parecem muito básicas para um artigo publicado nos tempos atuais, mas é extremamente válida se levarmos em conta que, por utilizarem mais água do que o necessário na mistura, mais da metade das empresas de pequeno e médio porte que processam e utilizam concreto plástico no Brasil não aproveitam na totalidade as propriedades que o cimento oferece.
Este desperdício de cimento ocorre ou porque estas empresas desconhecem e, portanto, não utilizam a relação água/cimento correta para a aplicação em questão ou porque não acreditam e consequentemente não empregam aditivos para diminuição da água de amassamento e da relação a/c.
Este comportamento é válido para o concreto plástico, ou seja, aquele cuja mistura permanece no molde até endurecer para então ser desmoldado ou desformado.
Quando se trata de concreto para elementos vibroprensados, também conhecido como concreto semi-seco, ou seja, o concreto cujo produto obtido com ele recebe a sua forma final através de esforços de vibração, prensagem e extrusão, este comportamento, pelo qual o aumento de água diminui a resistência do concreto, comporta-se, em parte, de forma inversa.
Neste concreto, até certo ponto, quando se aumenta a água de mistura há uma melhoria nas condições de acomodação do concreto no molde e, em função disto, uma sensível diminuição dos vazios no interior do concreto adensado, provocando um ganho de densidade e, proporcionalmente, de resistência, mesmo com uma relação a/c muito acima da citada lá atrás.
É fato que o aumento da água enfraquece a pasta de cimento, mas o ganho de resistência obtido com a diminuição dos vazios do concreto em função da melhoria das condições de adensamento é muito superior à perda provocada pelo empobrecimento da pasta.
Em outras palavras, o aumento da água de mistura acarreta uma perda de resistência na pasta, mas ao mesmo tempo, até um determinado teor de umidade, que é menor quanto maior for a eficiência de adensamento do equipamento, proporciona melhoria nas condições de compactação da mistura com sensível diminuição dos vazios, da absorção de água, ganho de densidade e de resistência no concreto.
Este trabalho tem o propósito de alertar para a diferença de comportamento entre os tipos de concreto mencionados e salienta a importância da busca, e da prática, da umidade ótima de trabalho no concreto vibroprensado, que é particular para cada equipamento, receita ou instalação.
Esta umidade ótima corresponde ao grau de umidade da mistura que proporcione, com tempos de ciclo razoáveis e confortáveis para o equipamento, uma boa densidade do concreto.
Experiências e observações ao longo de três décadas em mais de cem casos práticos registrados, mostram que a densidade máxima produtiva para a maioria dos bons equipamentos se situa em torno de 95% da densidade teórica da mistura.
Para a maioria dos agregados brasileiros, essa densidade teórica para um concreto convencional está por volta de 2.420 kg/m3 e 95% dessa densidade significam algo em torno de 2.300 kg/m3.
Valores de densidade superiores a 2.300 kg/m3 podem ser conseguidos com agregados normais, mas invariavelmente significam tempos de ciclos superiores ou esforço desnecessário para o equipamento.
Nos últimos anos, o uso de aditivos facilitadores de moldagem e também o efeito de adições do tipo sílica ativa, metacaulim, além de outros pós reativos, vem permitindo obter essa máxima densidade cada vez com menor relação água/cimento e, em consequência disto, com maiores resistências.
Em muitos casos, em busca de tempos de alimentação menores, tempos de ciclo mais curto e, consequentemente, maior produtividade do equipamento, opta-se por trabalhar com a mistura um pouco mais seca, com densidade entre 85 e 90% da densidade teórica* do concreto.
Quando se trata de produtos de menor responsabilidade, ou de baixo consumo de cimento, como é o caso dos blocos de vedação, está prática é menos danosa, visto que a economia de cimento e de vida útil do equipamento obtida com a umidade ótima pode ser inferior ao ganho de produtividade obtido com tempos de ciclo mais curtos.
Porém, para produtos de média e alta resistência, como é o caso dos pavers ou blocos acima de 8 MPa, a prática da umidade ótima, ou algo próximo dela, é um grande benefício para o sistema produtivo, porque resulta em economia de cimento e diminuição do desvio-padrão, além poupar o equipamento.
A partir de certo ponto, no qual ocorre a eliminação da maioria dos vazios da mistura, o incremento de água deixa de proporcionar ganho de peso da peça porque a água, sendo mais leve do que os outros insumos, e não mais eliminando vazios, passa a diminuir a densidade do concreto.
Também nesta fase, deixa de haver ganho de resistência porque passa a valer a lei de Abrams, pela qual a água não combinada com o cimento significa apenas microporosidade e empobrecimento da pasta.
Neste ponto, no qual ocorre o "zero" de vazios, acontece a inflexão da curva de resistência em função da umidade da mistura ou da relação água/cimento, ou seja, mesmo com o concreto ainda possuindo cerca de 2% a 4% de vazios, o prejuízo causado pela microporosidade da pasta passa a ser maior do que o benefício gerado pela acomodação do concreto e eliminação desses vazios.
Também nesta fase acontece o que chamamos de borrachudo, ou seja, a peça adquire a propriedade de se deformar e voltar para a posição inicial sem que haja a sua desagregação.
Quando isto ocorre é porque partículas de água estão entre as partículas de agregado, diminuindo o atrito entre elas e permitindo esta flexibilidade do concreto.
Neste ponto já ultrapassamos a umidade ótima e temos a diminuição da resistência do concreto com o aumento da água de mistura.
O grande mérito então está em se conseguir identificar, e praticar, uma mistura com consistência tal que permita ao equipamento, com tempos de ciclo razoáveis, obter a densidade ideal para a mistura e, em consequência, a máxima resistência para a peça fabricada.
A forma mais prática de se controlar este parâmetro é controlar o peso da pesa nos momentos que precedem a extrusão, geralmente uma balança próxima à esteira tracionada, logo à frente da máquina.
A seguir, estão demonstrados graficamente os resultados obtidos em pesquisa com 11 misturas de concreto para pavers, efetuada nas instalações da Sanen, em Sabaldia-PR, variando-se a umidade entre 4,4% a 9,1%.
O objetivo do trabalho foi o de medir o efeito da variação da água no concreto, nos parâmetros absorção de água, densidade, peso e resistência à compressão das peças.
Durante a execução do estudo, não foram efetuadas nenhuma regulagem ou alteração nos parâmetros do equipamento de vibroprensagem.
a) Densidade teórica significa densidade do concreto obtida considerando-se a somatória de massa dos seus componentes dividida pela somatória dos volumes absolutos individuais de cada um deles;
b) Como o equipamento utilizado possui grande poder de compactação, a diferença encontrada na resistência foi de apenas 16,4%, mas este percentual pode chegar a 50% ou mais para equipamentos hidráulicos de menor porte.