INFLUÊNCIA DO TAMANHO E TEOR DE AGREGADO NAS
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁDEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVILCURSO DE ENGENHARIA CIVILLUCAS CLAUDIR JAHNINFLUÊNCIA DO TAMANHO E TEOR DE AGREGADO NASPROPRIEDADES DO CONCRETO PERMEÁVELTRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSOCAMPO MOURÃO2016
LUCAS CLAUDIR JAHNINFLUÊNCIA DO TAMANHO E TEOR DE AGREGADO NASPROPRIEDADES DO CONCRETO PERMEÁVELTrabalho de Conclusão de Curso de graduação,apresentado à disciplina de Trabalho deConclusão de Curso 2, do curso superior deEngenharia Civil do Departamento Acadêmicode Construção Civil – da UniversidadeTecnológica Federal do Paraná – UTFPR, comorequisito parcial para obtenção do título deBacharel em Engenharia Civil.Orientadora: Prof.ª Dra. Fabiana Goia R. deOliveira.Co-orientador: Eng. Esp. Gustavo Macioski.CAMPO MOURÃO2016
Ministério da EducaçãoUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCâmpus Campo MourãoDiretoria de Graduação e Educação ProfissionalDepartamento Acadêmico de Construção CivilCoordenação de Engenharia CivilTERMO DE APROVAÇÃOTrabalho de Conclusão de CursoINFLUÊNCIA DO TAMANHO E TEOR DE AGREGADO NAS PROPRIEDADES DOCONCRETO PERMEÁVELporLucas Claudir JahnEste Trabalho de Conclusão de Curso foi apresentado às 13h30min do dia 14 de junho de2016 como requisito parcial para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL, pelaUniversidade Tecnológica Federal do Paraná. Após deliberação, a Banca Examinadoraconsiderou o trabalho aprovado.Prof.º Dr. Jorge Luís Nunes de GóesProf.º Me. Ewerton Clayton Alves daFonseca( UTFPR )( UTFPR )Prof.ª Dra. Fabiana Goia R. de Oliveira(UTFPR)OrientadoraResponsável pelo TCC: Prof. Me. Valdomiro Lubachevski KurtaCoordenador do Curso de Engenharia Civil:Prof. Dr. Marcelo GuelbertA Folha de Aprovação assinada encontra-se na Coordenação do Curso.
AGRADECIMENTOSÀ minha família por todo o apoio que tive ao longo de minha vida, por metornarem parte do que sou hoje e que sem vocês essa conquista não seria possível.À Professora Dra. Fabiana Goia R. de Oliveira, pela orientação destetrabalho, pelos ensinamentos e pela grande ajuda para que essa pesquisa setornasse possível.Ao meu co-orientador Eng. Esp. Gustavo Macioski, sempre solícito ededicado, por seu excelente trabalho nas correções e sugestões, além do auxíliodurante a condução dos experimentos.Ao Professor Dr. Jorge Luís Nunes de Góes, por sua valiosa orientação noincentivo a pesquisa como também pelo apoio e amizade.
RESUMOJAHN, Lucas C. Influência do tamanho e teor de agregado nas propriedades doconcreto permeável 2016. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado emEngenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Campo Mourão,2016.A desordenada expansão urbana traz consigo o aumento da impermeabilização dasuperfície do solo através de construções, ruas, calçadas que acabam afetando ociclo hidrológico além de causar inundações. Uma alternativa para minimizar essesproblemas é a construção de pavimentos com concreto permeável que auxiliam narecuperação da capacidade de infiltração do solo. Esta pesquisa tem como objetivoestudar a influência do tamanho e teor de agregado nas propriedades do concretopermeável utilizado como camada de revestimento em pavimentos permeáveis. Paraisso foram realizados ensaios em seis diferentes traços com variação do tamanho eda proporção de agregados na mistura. A caracterização das misturas foi realizadapelos ensaios de slump test, tempo Vebe, resistência à compressão axial, tração porcompressão diametral, absorção de água, índices de vazios, massa específica emódulo de elasticidade dinâmico pela técnica de excitação por impulso. Também foideterminada a condutividade hidráulica (permeabilidade) utilizando um permeâmetrode carga variável. A partir dos resultados obtidos foi possível observar que oscoeficientes de permeabilidade dos traços analisados foram altos, acima dos valoresestabelecidos pela NBR 16416 de concreto permeável. Quanto à resistência natração, todos os traços apresentaram valores acima do mínimo recomendado pelanorma de concreto permeável, , enquanto a resistência à compressão relativa terapresentado valores inferiores ao mínimo recomendado pela mesma norma. O traçocom melhor desempenho e potencial para utilização em pavimento permeável foi oM5B1, devido à alta permeabilidade (1,27 cm/s) e resistência à tração mínima dentroda NBR 16416.Palavras-chave: Resistência. Permeabilidade. Ensaios de Caracterização.
ABSTRACTJAHN, Lucas C. Influence of size and aggregates content in the properties ofpervious concrete. 2016. 63 f. Final Essay (Bachelor of Civil Engineering) – FederalTechnology University of Paraná. Campo Mourão, 2016.The unplanned urban expansion brings with it an increase impermeabilization of thesoil surface through buildings, streets, sidewalks that end up affecting the water cycleand causing flood. An alternative to solve these problems is the construction of floorswith permeable concrete that help to restoring soil infiltration capacity. This researchaimed to study the influence of the size and aggregate content in pervious concreteproperties used as permeable coating layer in permeable pavements. For this wereperformed assays with six different mixtures with varying size and proportion ofaggregate in the mix. The mixture characterization was done based on the followingassays: slump test, Vebe time, compressive strength, diametric compressionstrength, water absorption, void ratios, bulk density and dynamic modulus of elasticitythrough the impulse excitation technique. To determine the hydraulic conductivity(permeability) we used a variable load permeameter. From the results it wasobserved that the permeability coefficient of the mixtures analyzed in the study werehigh, above the values established by the standard NBR 16416. Regarding toresistance, all mixtures showed good performance traction in flexion, getting theminimum requirements of the standard, although the resistance to relativecompression have obtained values below the minimum specified in the standard. Themixture with better performance and potential for use in permeable paving wasM5B1, since the high permeability (1,27 cm / s) and minimum traction strength withinthe standard NBR 16416.Keywords: Strength. Permeability. Characterization Tests.
LISTA DE FIGURASFigura 1 - Seção tipo de um pavimento permeável . 17Figura 2 - Modelo de aplicação do concreto permeável . 18Figura 3 - Permeâmetro de carga constante . 22Figura 4 - Coeficiente de permeabilidade por anel de infiltração. 22Figura 5 - Aparelho para medição da condutividade hidráulica. . 23Figura 6 - Curva granulométrica da areia . 25Figura 7 - Curva granulométrica dos agregados graúdos . 25Figura 8 - Equipamento Vebe. 28Figura 9 - Slump test . 29Figura 10 - Ensaio Vebe . 30Figura 11 - Ensaio de compressão axial . 31Figura 12 - Influência da relação altura/diâmetro sobre a resistência aparente docilindro . 31Figura 13 - Ensaio de tração por compressão diametral . 32Figura 14 - Balança hidrostática . 34Figura 15 - Princípio de funcionamento da técnica de excitação por impulso . 35Figura 16 - Aparato para ensaio dinâmico de corpo-de-prova cilíndrico . 36Figura 17 - Permeâmetro de carga variável . 37Figura 18 - Partes do permeâmetro de carga variável . 38Figura 19 - Aderência do concreto nas paredes internas do tambor . 41Figura 20 - Resistência à compressão axial relativa com barras de erros . 43Figura 21 - Resistência à tração na flexão relativa com barras de erros . 44Figura 22 - Resultados de massa específica, absorção de água e índice de vazioscom barras de erros . 45Figura 23 - Resultados do módulo de elasticidade dinâmico com barras de erros . 47Figura 24 - Resultados de ensaios de permeabilidade com barras de erros . 49Figura 25 - Correlações entre parâmetros avaliados . 50
LISTA DE TABELASTabela 1 - Requisitos mínimos do revestimento permeável . 16Tabela 2 - Consumos e proporções típicos nas misturas de concreto permeável . 20Tabela 3 - Relatório de ensaio físico-químico . 24Tabela 4 - Caracterização dos agregados . 26Tabela 5 - Traços dos concretos avaliados . 27Tabela 6 - Tipos de ensaios e N de CP’S . 40Tabela 7 - Valores dos coeficientes de permeabilidade obtidos nos ensaios . 48
SUMÁRIO1.INTRODUÇÃO . 101.1.JUSTIFICATIVAS . 101.2.OBJETIVO . 111.2.1.Objetivo Geral. 121.2.2.Objetivos Específicos . 121.3.ESTRUTURA. 122.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA . 142.1.CONCRETO . 142.2.HISTÓRICO DO CONCRETO PERMEÁVEL . 142.3.CONCRETO PERMEÁVEL . 162.3.1.Vantagens e Desvantagens. 182.3.2.Composição e Requisitos Mínimos do Concreto Permeável . 192.3.3.Ensaios de Permeabilidade . 213.MATERIAIS E MÉTODOS . 243.1.MATERIAIS UTILIZADOS . 243.1.1.Cimento Portland . 243.2.PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL . 263.2.1.Procedimentos de Moldagem . 273.3.PROPRIEDADES NO ESTADO FRESCO . 283.3.1.Slump Test . 283.3.2.Ensaio Vebe . 293.4.PROPRIEDADES NO ESTADO ENDURECIDO . 303.4.1.Resistência à Compressão Axial . 303.4.2.Resistência à Tração por Compressão Diametral . 323.4.3.Absorção de Água, Índice de Vazios e Massa Específica . 333.4.4.Módulo de Elasticidade Dinâmico . 343.4.5.Permeabilidade. 373.5.RESUMO DOS ENSAIOS REALIZADOS. 403.6.DADOS ESPURIOS . 404.RESULTADOS . 414.1.CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO . 414.2.CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO . 424.2.1.Compressão Axial Relativa. 424.2.2.Tração Na Flexão Relativa . 444.3.ÍNDICES FÍSICOS. 454.4.MÓDULO DE ELASTICIDADE DINÂMICO . 464.5.PERMEABILIDADE . 484.6.CORRELAÇÕES ENTRE PARÂMETROS AVALIADOS . 505.CONCLUSÕES . 525.1.TRABALHOS FUTUROS. 53REFERÊNCIAS . 55APÊNDICE A – Resumo dos resultados obtidos . 61
101.INTRODUÇÃOA urbanização das grandes cidades vem trazendo consigo a crescenteimpermeabilização da superfície do solo, através da construção de edifícios comcalçadas impermeáveis ligadas por ruas pavimentadas, portanto, com a interferênciahumana no ciclo hidrológico. Além disso, a demanda por vias de tráfego asfaltadaslevaram à ocupação de grande parte da superfície das cidades com materiaisimpermeáveis, como o concreto asfáltico e o concreto de cimento Portland (HÖLTZ,2011).Agra (2011) defende que a ocupação urbana através de áreas impermeáveiscomo telhados, ruas, estacionamentos e passeios também altera as característicasde volume e qualidade do ciclo hidrológico. Com a drenagem da água através dosolo prejudicada pela ação antrópica, o escoamento e o retorno ao lençol freático daágua tornam-se mais difíceis, resultando em alagamentos e enxurradas.Araújo, Tucci e Goldenfum (2000) mostram que as ações públicas para assoluções desses problemas no Brasil estão voltadas, na maioria das vezes, somentepara as medidas estruturais. As soluções geralmente encontradas têm sido aconstrução de redes de drenagem, que simplesmente transferem a inundação de umponto para outro a jusante na bacia, sem que se avaliem os reais benefícios da obra.Uma das alternativas para reduzir estes impactos é a utilização de concretospermeáveis, que podem ser utilizados como cobertura para pavimentos em via depedestres, estacionamentos e para tráfego de veículos leves. Ao mesmo tempo quepermitem a infiltração da água no solo, colaboram com a diminuição das superfíciesimpermeabilizadas na cidade. Marchioni e Silva (2011) afirmam ainda quepavimentos permeáveis podem reduzir o escoamento superficial em até 100%,dependendo da intensidade da chuva, e retardam a chegada da água ao subleitoreduzindo assim a erosão do solo.Desta forma, o concreto permeável é uma das alternativas que auxiliam narecuperação da capacidade de infiltração do solo que vem sendo perdida comdevido ao avanço das áreas urbanas (POLASTRE; SANTOS, 2006).1.1.JUSTIFICATIVAS
11A alta permeabilidade é uma das principais razões pelo qual o concretopermeável está sendo investigado e produzido nos dias atuais. Quando o concretopermeável é utilizado em pavimentação externa, a água da chuva pode infiltrardiretamente no solo, diminuindo o escoamento superficial que segue para o sistemade drenagem urbano (NATIONAL READY MIXED CONCRETE ASSOCIATION,2010).Para controlar a impermeabilização das superfícies nas grandes cidades, écomum as prefeituras exigirem que uma parcela do terreno seja mantida livre decobertura impermeável, geralmente variando entre 15% a 30% do terreno. Porém,nem sempre é possível atender este requisito. Para Marchioni e Silva (2011) umaforma de conseguir atender a legislação da cidade e ao mesmo tempo manter a áreaútil do terreno é através da utilização de pavimentos permeáveis.De acordo com Höltz (2011) existem diferenças significativas entre oconcreto permeável e o pavimento asfaltado. Após uma chuva, por exemplo, oasfalto se mantém escorregadio com a água da chuva, enquanto que a superfície doconcreto permeável se mantém inalterada.Além de apresentar boas características na solução da impermeabilização, oconcreto permeável ainda possui uma série de aplicações e benefícios. Huffman(2005) considera que o concreto permeável adequadamente dosado deveapresentar baixa densidade, ser permeável e apresentar boa capacidade estrutural,tendo assim uma grande gama de aplicações. Além do mais, suas característicassão interessantes às áreas urbanas pelo ganho ambiental e econômico, onde éelevado o valor da terra (POLASTRE; SANTOS, 2006).Considerando as vantagens da utilização deste material, ressalta-se aimportância de estudos mais detalhados que considerem questões relativas aostipos de materiais constituintes de concretos permeáveis, bem como seucomportamento mecânico frente aos requisitos de permeabilidade (BETEZINI,2013).1.2.OBJETIVO
121.2.1. Objetivo GeralO objetivo desta pesquisa é avaliar as propriedades de concretospermeáveis dosados com diferentes tamanhos e teores de agregados.1.2.2. Objetivos Específicos Avaliar a influência do tamanho e do teor de agregado naspropriedades físicas do concreto permeável; Avaliar a permeabilidade dos concretos produzidos; Verificar o enquadramento das propriedades de resistência epermeabilidade do concreto permeável com os requisitos da NBR 16416(ASSOCIAÇÃO., 2015).1.3.ESTRUTURANo capítulo 1 será apresentado um panorama geral sobre concretospermeáveis e suas aplicações, além de descrever os objetivos, a necessidade econtribuição desta pesquisa.No capítulo 2 será discutida a fundamentação teórica sobre concretospermeáveis, sua história e aplicação.No capítulo 3 será mostrado qual foi a metodologia adotada para arealização dos ensaios, além de apresentar os materiais e ensaios utilizados nodecorrer da pesquisa.No capítulo 4 serão apresentadas as discussões e análises feitas sobre osresultados obtidos.
13Por fim, no capítulo 5 serão apresentadas as conclusões acerca da pesquisarealizada.
142.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA2.1.CONCRETOO concreto é o material mais utilizado na construção civil, obtido através damistura homogênea de cimento, agregado graúdo, agregado miúdo, e água,podendo conter aditivos e adições (RIBEIRO, 2015). A qualidade do concretodepende diretamente da qualidade dos materiais utilizados para a sua produção.Para garantir uma mistura adequada e obter uma resistência desejada énecessário possuir material adequado, conhecer as características do mesmo, paraentão, calcular as proporções de cada agregado e o fator água/cimento. Outrosfatores que devem ser levados em consideração são: transporte, lançamento,compactação e cura do concreto (ANDOLFATO, 2002).As razões da maior utilização do concreto em relação aos outros materiaissão: sua excelente resistência à ação da água; facilidade na obtenção de diversasformas e volumes devido à sua consistência plástica; baixo custo e disponibilidadede matéria prima (MEHTA; MONTEIRO, 1994).2.2.HI
JAHN, Lucas C. Influência do tamanho e teor de agregado nas propriedades do concreto permeável 2016. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológic
O termo RESUMO em letras tamanho (12) maiúsculas centralizadas, negritadas e entrelinhamento de (1,5). O texto do resumo deve conter de 150 a 500 palavras com letras tamanho (12) e entrelinhamento simples. Palavras-chave: termos ou palavras que representam o assunto abordado no trabalho com letras tamanho (12) e entrelinhamento simples.
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parâmetro denominado K, que é o fator de intensidade de tensão na ponta da trinca (energia), e é calculado por: 14 K F V S* a Onde F representa uma função que depende tanto do tamanho, quanto da geometria da trinca e do corpo de prova, bem como da maneira que é aplicada a carga. a é o tamanho da trinca; σé a tensão aplicada.
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de um sistema computacional, do ponto de vista do programador (ex. tamanho de um tipo de dados - 32 bits para um inteiro). A Organização de Computadores trata da estrutura interna que não é visível para o programador (ex. freqüência do relógio ou tamanho da memória física). Existe um conceito de níveis na arquitetura de .
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