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Avaliação Experimental da Aderência entre Blocos Cerâmicos e Grautes

Avaliação Experimental da Aderência entre Blocos Cerâmicos e Grautes
Avaliação Experimental da Aderência entre Blocos Cerâmicos e Grautes

Gustavo Sipp (Acadêmico); Prof. Guilherme Aris Parsekian - UFSCar (Orientador);

 

Prof. Dr. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho - UFRGS; Prof. Dra. Silvana de Nardin - UFSCar

 

O conteúdo deste artigo não necessariamente reflete a opinião da Rnicer e é de responsabilidade de seus autores.

 

 

O comportamento dos elementos de alvenaria é influenciado pelas propriedades dos materiais empregados e, também, pela aderência existente entre os materiais que estão em contato. Essa aderência permite que os materiais transmitam esforços e deformações trabalhando em conjunto para garantir um bom desempenho aos elementos de alvenaria estrutural.

 

O presente trabalho foi desenvolvido para avaliar o comportamento da aderência entre blocos cerâmicos e grautes empregados em alvenaria estrutural.

 

1. Materiais Empregados

 

Para avaliar a aderência entre blocos cerâmicos e grautes foram utilizados 5 tipos de bloco e dois tipos de graute. Três tipos de blocos cerâmicos possuem paredes maciças e 2 paredes vazadas. Além disso, um dos principais diferenciais dos blocos é o formato geométrico de suas células, sendo que alguns possuem frisos especialmente desenvolvidos para formar uma superfície ranhurada, que pode contribuir para o aumento aderência (BM16 e BV10). Na figura 1 podem ser conferidos os 5 tipos de blocos cerâmicos empregados na pesquisa e a nomenclatura utilizada.

 

Os tipos de bloco BM7 e BM16, assim como, os blocos tipo BVO e BV10 possuem resistência à compressão característica semelhantes. Desta forma, os únicos pontos que pode influenciar nos resultados são a geometria dos blocos e a resistência do graute utilizado.

 

Os dois tipos de graute empregados nessa pesquisa possuem resistência nominal à compressão de 15 e 30 MPa.

 

2. Principais Ensaios e Etapas da Pesquisa

 

A pesquisa foi dividida em 3 partes principais:

 

  • 1ª Etapa: Determinação das propriedades físicas e mecânicas dos diferentes tipos de bloco e graute;

 

  • 2ª Etapa: Realização do ensaio Push-out (empurramento) que proporciona a tensão de aderência existente entre cada tipo de bloco e graute;

 

  • 3ª Etapa: Seleção de 3 tipos de bloco para realização do ensaio Pull-out (arrancamento).

 

Para realização do ensaio da última etapa foi selecionado o tipo de bloco que apresentou a maior tensão de aderência dentre os blocos de parede vazada e, o que apresentou a maior tensão de aderência dentre os blocos de parede maciça. Além desses, o bloco tipo BM7 também foi utilizado no ensaio de arrancamento, pois a posição intercalada de seus frisos dentro das células entre as fiadas faz com que sejam criadas pequenas chaves de cisalhamento, que provocam travamento mecânico do graute, podendo aumentar sua aderência.

 

Figura 2 - Ensaio Push-out (Empurramento) / a) Adensamento do graute / b) Base com chapa de aço vazada / c) Corpo de prova montado / d) Ensaio
Figura 2 - Ensaio Push-out (Empurramento) / a) Adensamento do graute / b) Base com chapa de aço vazada / c) Corpo de prova montado / d) Ensaio

2.1. Ensaio Push-out (Empurramento)

 

Este ensaio consiste em preencher um dos vazados de um bloco com graute em sobressalto e, após 28 dias de cura, aplicar uma carga com a prensa para expulsar o graute do interior do bloco cerâmico. A tensão de aderência será então obtida pela divisão da força máxima necessária para remover o graute do interior do bloco cerâmico, pela área de contato entre bloco e graute, que é calculada pela multiplicação do perímetro do furo do bloco pela altura dele. O corpo de prova e a montagem do ensaio podem ser compreendidos de forma mais clara observando-se a figura 2.

 

Nesse ensaio foram empregados 6 corpos de prova para cada combinação de tipo de bloco e graute, contemplando um total de 60 ensaios de empurramento.

 

2.2. Ensaio Pull-out (Arrancamento)

 

Esse ensaio consistiu na construção de paredes com 1,5 blocos de largura e 5 fiadas de altura, sendo que o vazado central das mesmas foi grauteado com uma barra de aço de 16 mm de diâmetro. Foram construídas 8 paredes com cada tipo de bloco. Em quatro dessas paredes a barra de aço foi grauteada com graute 15 MPa e quatro com graute 30 MPa. Após 28 dias de cura do material de enchimento, a barra de aço foi tracionada visando promover seu arrancamento do interior da parede. A carga máxima suportada por esses corpos de prova (paredes) foi dividida pela área transversal da barra de aço, obtendo-se a tensão máxima atingida. Foram escolhidos para esse ensaio 3 tipos de bloco (BM7, BM16 e BV10). Portanto, considerando a combinação de 3 tipos de bloco e 2 tipos de graute, foram realizados no total, 24 ensaios de arrancamento.

 

 

Figura 3 - Etapas ensaio Pull-out (Arrancamento) /  a) Paredes assentadas / b) Grauteamento da barra de aço / c) Tração do aço com macaco hidráulico
Figura 3 - Etapas ensaio Pull-out (Arrancamento) / a) Paredes assentadas / b) Grauteamento da barra de aço / c) Tração do aço com macaco hidráulico

3. Principais Resultados

 

Os resultados da tensão de aderência máxima média obtida para cada combinação de bloco e graute podem ser visualizados na tabela 1.

 

Como pode ser observado na tabela 1, a tensão de aderência apresentada por cada tipo de bloco foi inferior com a utilização do graute 30 MPa, em comparação com o graute 15 MPa.

 

Como pode ser notado, a redução da tensão de aderência observada com o graute 30 MPa em relação ao de 15 MPa, foi bem menor para os blocos tipo BM16 (21) e BV10 (1), que possuem maior quantidade de frisos no vazado. Isso indica a influência do aumento dos frisos nos resultados de aderência.

 

Um dos principais suspeitos pela redução da aderência no caso do graute 30 MPa foi sua retração que aos 28 dias foi 30% superior à encontrada com o graute 15 MPa.

 

Dentre os tipos de bloco com parede maciça, os maiores valores de tensão de aderência, com ambos os tipos de graute, foram obtidos com o bloco tipo BM16, que possui a maior quantidade de frisos em seu vazado. No caso dos blocos tipo BV9 e BV10, de parede vazada, a aderência com o graute 15 MPa foi equivalente, porém, com a utilização do graute 30 MPa, o bloco tipo BV10, que possui maior quantidade de frisos, foi superior.

 

Com base nesses resultados foi identificado que a maior área de contato proporcionada aos blocos com maior quantidade de frisos favorece o aumento da aderência com o graute. O desempenho inferior apresentado pelas amostras ensaiadas com o graute 30 MPa podem estar atreladas a maior retração do material de enchimento, sendo possível identificar a formação de fissuras ou descolamento do graute na interface com os blocos. Entretanto, a formação de fissuras observada foi menor nos blocos dotados de uma maior área de contato, proporcionada pela superfície mais ranhurada.

 

A forma de ruptura identificada para a maioria das amostras do empurramento foi a ruptura do bloco cerâmico. Entretanto, para o caso dos blocos tipo BM7 e BM4, Com a utilização do graute 30 MPa, o fenômeno de escorregamento dó graute foi identificado em alguns corpos de prova. Essas amostras que apresentaram tal ruptura obtiveram os menores valores de tensão observados.

 

Na Tabela 2 podem ser observados os resultados de tensão máxima média no aço obtidos nos ensaios pull-out (arrancamento) realizados.

 

Como pode ser observado na tabela 2, considerando um mesmo tipo de bloco, a tensão obtida no ensaio de arrancamento para as paredes enchi das com o graute 15 MPa foi superior à obtida com o graute 30 MPa. Esse comportamento foi semelhante ao observado no ensaio de empurramento.

 

A maior tensão obtida no arrancamento com a utilização do graute 15 MPa foi proporcionada pelas paredes assentadas com o bloco tipo BMI6. Já, com a utilização do graute 30 MPa, as paredes assentadas com o bloco tipo BVI0 apresentaram os maiores valores de tensão. Esses mesmos tipos de bloco e graute, também, proporcionaram os maiores valores de tensão de aderência no ensaio de empurramento, indicando a existência de semelhanças entre os dois ensaios. Assim como no ensaio de empurramento, os blocos com maior quantidade de frisos proporcionaram os maiores valores de tensão durante o ensaio de arrancamento.

 

Comparando-se os resultados de arrancamento obtidos com o bloco tipo BM? aos obtidos com o bloco tipo BMI6, que possuem resistência à compressão semelhante, porém geometria da célula do bloco diferentes, fica claro que os resultados de tensão forma maiores para o bloco tipo BMI6, que possui maior área de contato proporcionada pela maior quantidade de frisos.

 

Na maioria dos ensaios de arrancamento realizados, as barras de aço atingiram o patamar de escoamento antes de ocorrer a ruptura da parede ou deslizamento do aço do interior do graute. Entretanto, o aço de algumas paredes ensaiadas com o graute 30 MPa e bloco tipo BM? escorregou do interior do graute antes do mesmo atingir o patamar de escoamento, reduzindo os valores de tensão encontrados. O escorregamento do graute do interior dos blocos não foi identificado como forma de ruptura em nenhuma das amostras ensaiadas.

 

4. Considerações Gerais

 

A seguir são demonstradas algumas das principais conclusões obtidas com essa pesquisa:

 

  •  Os valores de tensão de aderência obtidos no ensaio Push-out dentre os blocos de parede vazada (BVO e BVI0) foram equivalentes com a utilização do graute 15 MPa, porém, para o graute 30 MPa, o bloco tipo BVI0 apresentou valores de tensão superiores;

 

  • Está claro que o aumento na área de contato provocado pelo maior número de frisos presentes nas células dos blocos tipo BM16 e BVI0 foi preponderante para a obtenção dos maiores valores de tensão no ensaio de empurramento (Push-out).

 

  • A redução na tensão de aderência apresentada por cada tipo de bloco com a utilização do graute 30 MPa, com relação ao graute 15 MPa, foi inferior para os blocos M16 e BVI0, respectivamente, dentre os blocos de parede maciça e vazada. Portanto, a geometria da célula desses tipos de bloco que possuem superfícies mais ranhura das e com maior área de contato com o graute, pode contribuir significativamente para aumentar a tensão de aderência e combater os efeitos da retração do enchimento.

 

  • Na maior parte das paredes no ensaio de arrancamento foi possível atingir uma força capaz de fazer com que o aço atingisse o patamar de escoamento antes da ruptura.

 

Esses resultados indicam ter sido acertada a especificação no projeto de norma ABNT PN 002123.0100013- Alvenaria Estrutural - Parte 1 - Projeto, que indica a utilização de frisos para melhorar a aderência, conforme abaixo:

 

Nota
Nota

Nota

 

1) Ranhuras de pelo menos 3 mm de profundidade e 10mm de largura, espaçadas não mais que 10 mm, contínua ao longo do perímetro;

 

2) O projetista deve indicar no projeto a condição de necessidade de ranhura.

 

Para maiores informações sobre os resultados da pesquisa, sobre a influência da área de contato e da retração, dentre outras propriedades na aderência, poderá ser consultada a dissertação no site http://www.ppgeciv.ufscar.br/ a ser disponibilizada em breve.