Influência das relações entre resistências à compressão de argamassas mistas e industrializadas e blocos de concreto no comportamento de prismas de alvenaria

Paulino, Rafaella Salvador; Toralles, Berenice Martins

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 17 (5) • 2024 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952024000500003 copiar

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10.1590/S1983-41952024000500011

Influência das relações entre resistências à compressão de argamassas mistas e industrializadas e blocos de concreto no comportamento de prismas de alvenaria

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

O bom desempenho da alvenaria depende não somente da qualidade dos blocos e argamassas, mas também das interações que se processam entre eles. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência das unidades e das argamassas na resistência à compressão da alvenaria. Prismas foram produzidos com blocos de concreto de resistências nominais de 8 e 10 MPa e argamassas mistas e industrializadas com resistências inferior, aproximada e superior à do bloco. Superfícies de resposta e gráficos de contorno foram desenvolvidos para mostrar o efeito das unidades e das propriedades das argamassas na resistência dos prismas. Estimativas foram realizadas e os mecanismos de ruptura dos prismas para diferentes combinações de bloco e argamassa foram analisados. Os prismas romperam de forma dúctil (argamassas mais fracas), pela ruptura do conjunto (argamassas intermediárias) e de forma frágil (argamassa mais fortes), principalmente pela tração nos blocos. Os resultados complementam as pesquisas da área já existentes e pode ser usado para selecionar corretamente blocos e argamassas para alvenaria estrutural.

Palavras-chave:
argamassa mista; argamassa industrializada; prismas de bloco de concreto; alvenaria; modo de ruptura

Sieve (mm)	Retained massa (g)	% retained	% retained accumulated
4.8	0.0	0.0	0.0
2.4	5.0	1.0	1.0
1.2	12.5	2.5	3.5
0.6	50.0	10.0	13.5
0.3	252.5	50.5	64.0
0.15	180.0	36.0	100.0
Fineness modulus (-)		1.82	NBR NM 248 [⁴³43 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Aggregates – Sieve analysis of fine and coarse aggregates, NBR NM 248, 2003.]
Maximum size (mm)		1.18
Classification (-)		Fine
Unit mass (g/cm³)		1.49	NBR NM 45 [⁴¹41 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Aggregates – Determination of the unit weight and air-void contents, NBR NM 45, 2006.]
Specific mass (g/cm³)		2.62	NBR NM 52 [⁴⁴44 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Fine Aggregate – Determination of the Bulk Specific Gravity and Apparent Specific Gravity, NBR NM 52, 2002.]
Fineness (Sieve nº 30) (%)		0.3	NBR 9289 [⁴⁵45 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Hydrated Lime for Mortars: Determination of Fineness, NBR 9289, 2000.]
Fineness (Sieve nº 200) (%)		10.8	NBR 9289 [⁴⁵45 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Hydrated Lime for Mortars: Determination of Fineness, NBR 9289, 2000.]

CP II-F-32		Limit - NBR 16697 [⁴⁶46 Associação Brasileira de Normas Técnicas, Portland Cement: Requirements, NBR 16697, 2018.]
Physical properties
Initial curing period (min.)	195	≥ 60
Initial curing period (min.)	255	≤ 600
Specific surface area (cm²/g)	3290	≥ 2600
Insoluble residue (%)	1.08	≤ 7.5
Compressive strength – 1 day (MPa)	15.0	N/A
Compressive strength – 3 days (MPa)	28.4	≥ 10
Compressive strength – 7 days (MPa)	34.9	≥ 20
Compressive strength – 28 days (MPa)	41.4	≥ 32
Chemical compositions
${A l}_{2} O_{3}$ (%)	4.18	-
Si $O_{2}$ (%)	18.56	-
${F e}_{2} O_{3}$ (%)	2.65	-
CaO (%)	60.11	-
MgO (%)	3.69	N/A
${S O}_{3}$ (%)	2.57	≤ 4.5
Loss on ignition (%)	6.41	≤ 12.5
Free calcium oxide (%)	1.15	-

Prism	Block	Mortar	Condition^*	Number of specimens
PBL1MA	BL1	MA	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	3
PBL1MB		MB	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	3
PBL1MC		MC	$f_{m}$ $\geq$ 1.5 $f_{b}$	3
PBL1IA	BL1	IA	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	3
PBL1IB		IB	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	3
PBL1IC		IC	$f_{m}$ $\geq$ 1.5 $f_{b}$	3
PBL2MA	BL2	MA	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	3
PBL2MB		MB	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	3
PBL2MC		MC	$f_{m}$ $\geq$ 1.5 $f_{b}$	3
PBL2IA	BL2	IA	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	3
PBL2IB		IB	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	3
PBL2IC		IC	$f_{m}$ $\geq$ 1.5 $f_{b}$	3

Property	Block
Property	BL1	BL2
Length (cm)	39.13 (0.18)	39.22 (0.14)
Width (cm)	13.98 (0.29)	14.00 (0.00)
Height (cm)	19.02 (0.40)	19.27 (0.42)
Average thickness of longitudinal shells (mm)	35.01 (0.32)	35.12 (0.17)
Average thickness of transverse webs (mm)	32.03 (0.31)	32.04 (0.21)
Water absorption (%)	7.86 (20.49)	8.60 (16.42)
Gross area (cm²)	547.04	549.08
Net area (cm²)	326.64	328.98
Net area / gross area ratio	1.675	1.669
Gross area compressive strength (MPa)	8.33 (6.39)	11.98 (6.20)
Net area compressive strength (MPa)	13.95 (3.82)	19.99 (3.72)
Characteristic compressive strength (MPa)	7.18 (7.41)	10.77 (6.90)

Mortar	Mix proportion (by mass)	Materials						Fresh state
Mortar	Mix proportion (by mass)	Cement (g)	Lime (g)	Sand (g)	Water (ml)	w/c ratio	w/dm ratio	Flow (mm)	Bulk density (g/cm³)	Air content (%)	Water retentivity (%)
MA	1:1.25:6.75	0.389	0.486	2.625	0.731	1.880	0.209	260^a	2.06^A	3.97^a	97.20^A
MA	1:1.25:6.75	0.389	0.486	2.625	0.731	1.880	0.209	(0.38)	(0.25)	(6.01)	(0.16)
MB	1:0.75:5.25	0.500	0.375	2.625	0.665	1.330	0.190	257^a	2.09^A	3.45^a	95.90^A
MB	1:0.75:5.25	0.500	0.375	2.625	0.665	1.330	0.190	(0.45)	(1.26)	(8.13)	(0.70)
MC	1:0.50:4.50	0.583	0.292	2.625	0.624	1.070	0.178	261^a	2.13^A	3.10^a	95.63^A
MC	1:0.50:4.50	0.583	0.292	2.625	0.624	1.070	0.178	(0.38)	(0.86)	(9.68)	(0.16)
IA	-	-	-	-	0.665	-	0.190*	258^a	2.31^a	9.88^b	97.92^B
IA	-	-	-	-	0.665	-	0.190*	(0.97)	(1.55)	(9.98)	(0.28)
IB	-	-	-	-	0.665	-	0.190*	261^a	2.30^a	10.85^b	98.09^B
IB	-	-	-	-	0.665	-	0.190*	(0.77)	(0.27)	(2.71)	(0.19)
IC	-	-	-	-	0.665	-	0.190*	256^a	2.31^a	10.40^b	96.67^B
IC	-	-	-	-	0.665	-	0.190*	(0.45)	(0.22)	(2.35)	(0.16)
Statistical analysis								$ρ$ = 0.191	$ρ$ = 0.003	$ρ$ = 0.531	$ρ$ = 0.015
Statistical analysis								$ρ$ = 0.191	$ρ$ = 0.423	$ρ$ = 0.054	$ρ$ = 0.0003

Mortar	Water absorption (%)		Flexural strength (MPa)		Compressive strength (MPa)		Dynamic modulus of elasticity (GPa)
Mortar	7 days	28 days	7 days	28 days	7 days	28 days	7 days	28 days
MA	14.06 (2.03)	12.90^A (0.69)	1.85 (2.48)	1.65^a (3.22)	4.60 (8.91)	5.17^a (6.38)	6.52 (6.39)	7.12^a (4.79)
MB	13.30 (4.00)	12.82^A (1.90)	3.35 (4.75)	2.96^A (3.71)	7.95 (13.46)	8.98^A (5.01)	10.17 (4.63)	12.18^A (4.79)
MC	12.58 (2.05)	12.40^A (1.62)	4.76 (3.21)	4.22^B (5.81)	11.15 (7.71)	13.61^B (5.81)	12.59 (4.39)	14.66^b (5.72)
IA	17.68 (6.93)	14.64^a (9.41)	2.01 (2.22)	1.82^a (7.40)	2.00 (13.00)	5.68^a (10.74)	7.17 (3.82)	7.48^a (7.44)
IB	14.96 (4.80)	14.25^a (0.40)	4.03 (3.54)	3.56^A (4.21)	6.26 (10.86)	10.75^A (7.91)	12.62 (11.65)	13.85^A (5.75)
IC	13.94 (4.66)	13.25^a (1.79)	5.33 (2.58)	4.74^B (2.59)	10.90 (11.93)	14.48^B (3.25)	13.83 (5.17)	15.89^b (5.53)
Statistical analysis	-	^A $ρ$ = 0.010	-	^a $ρ$ = 0.172	-	^a $ρ$ = 0.161	-	^a $ρ$ = 0.313
	-	^aρ = 0.091	-	^A $ρ$ = 0.009	-	^A $ρ$ = 0.010	-	^A $ρ$ = 0.015
	-	-	-	^B $ρ$ = 0.021	-	^B $ρ$ = 0.016	-	^b $ρ$ = 0.089

Prism	$f_{b}$ (MPa)	$f_{m}$ (MPa)	$f_{p}$ (MPa)	$f_{p}$ ^* (MPa)	$f_{p} / f_{b}$	$f_{m} / f_{b}$	Respected condition	Failure mode
PBL1MA	8.33	5.17	5.35 (5.42)	5.78	0.64	0.62	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	Crushing of the mortar
PBL1MB	8.33	8.98	6.95 (2.07)	6.82	0.83	1.08	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	Lateral traction
PBL1MC	8.33	13.61	6.74 (7.09)	7.72	0.81	1.63	$f_{m}$ $\geq$ 1.5 $f_{b}$	Compression of the block
PBL1IA	8.33	5.68	5.16 (6.65)	5.94	0.62	0.68	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	Crushing of the mortar
PBL1IB	8.33	10.75	6.70 (7.44)	7.19	0.80	1.29	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	Lateral traction
PBL1IC	8.33	14.48	6.61 (9.24)	7.87	0.79	1.74	$f_{m}$ $\geq$ $1.5 f_{b}$	Compression of the block
PBL2MA	11.98	5.17	6.46 (4.81)	7.45	0.54	0.43	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	Crushing of the mortar
PBL2MB	11.98	8.98	7.42 (4.73)	8.79	0.62	0.75	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	Lateral traction
PBL2MC	11.98	13.61	7.21 (3.55)	9.96	0.60	1.14	$f_{m}$ $\geq f_{b}$ **	Compression of the block
PBL2IA	11.98	5.68	6.32 (3.47)	7.66	0.53	0.47	$f_{m}$ ≤ 0.7 $f_{b}$	Crushing of the mortar
PBL2IB	11.98	10.75	7.21 (10.19)	9.28	0.60	0.90	0.7 $f_{b}$ ≤ $f_{m}$ ≤ 1.5 $f_{b}$	Lateral traction
PBL2IC	11.98	14.48	6.75 (6.96)	10.14	0.56	1.21	$f_{m}$ $\geq$ $f_{b}$ ^**	Compression of the block

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[1] Corresponding author: Rafaella Salvador Paulino. E-mail: rafaellaspaulino@gmail.com