UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
POTENCIAL DE UTILIZAÇÃO DE AGREGADOS LEVES NA
PRODUÇÃO DE CONCRETOS ESTRUTURAIS
Murilo Giatti Furquim Pereira
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao Departamento de
Engenharia Civil da Universidade
Federal de São Carlos como parte dos
requisitos para a conclusão da
graduação em Engenharia Civil
Orientador: Prof. Dr. Almir Sales
São Carlos
2012
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, José e Magali, pelo amor, carinho e apoio
incondicionais ao longo de todos esses anos.
AGRADECIMENTOS
A toda minha família pelo suporte e atenção dados ao longo de todo o período de
graduação.
Ao Professor Doutor Almir Sales pela orientação, incentivo e confiança para a
realização deste, e de outros trabalhos acadêmicos.
Expresso meus profundos agradecimentos a todos os integrantes do Laboratório de
Materiais e Componentes (LMC) da UFSCar pelo empenho, colaboração e disponibilidade
dados ao desenvolvimento desse trabalho.
Ao Laboratório de Sistemas Estruturais (LSE) da UFSCar pela imensa contribuição e
disponibilização dos equipamentos necessários ao sucesso dos ensaios realizados.
Ao Ricardo Luiz Canato, técnico do LSE, pelo auxílio no capeamento dos corpos de
prova de concreto.
Aos meus amigos.
RESUMO
O contínuo avanço e aprimoramento das técnicas de construção utilizadas na engenharia
civil têm proporcionado um acréscimo na gama de materiais e componentes empregados
com sucesso nas diversas tipologias construtivas. Nesse contexto, a utilização de concretos
que levam em sua composição agregados leves tem se mostrado uma alternativa eficiente e
versátil na construção moderna. Esse trabalho apresenta as principais características e
propriedades dos agregados leves bem como dos concretos produzidos a partir desses
materiais. A pesquisa ainda inclui um estudo das formas de processamento das matérias
primas utilizadas no fabrico dos agregados leves e uma sistematização da forma de
obtenção e produção da argila expandida nacional. Uma amostra de argila expandida
adquirida na cidade de São Carlos passou por caracterização granulométrica e ensaio de
massa unitária, os quais demostraram uma dimensão máxima característica de 19 mm e
massa unitária de 481 kg/m³ e permitiram classificá-la como sendo do tipo 2215. Amostras
de areia natural e de brita basáltica também foram caracterizadas granulometricamente, e
os resultados obtidos foram compatíveis com os exigíveis na normalização brasileira. Após a
caracterização dos materiais foram moldados corpos-de-prova de concreto com cimento CP
II E 32 utilizando dois tipos de traço, um contendo agregados tradicionais e outro utilizando
argila expandida como agregado graúdo, ambos com o mesmo teor de argamassa. Tais
amostras foram submetidas a ensaios de resistência à compressão axial e tração por
compressão diametral aos 28 dias de idade além de ensaios de massa específica. Foram
verificadas resistências à compressão de 34,2 MPa para o concreto usual e de 17,8 MPa
para o concreto leve (redução de 48%). No ensaio de massa específica foram obtidos
valores de 2235 kg/m³ e 1642 kg/m³ para o concreto tradicional e para o concreto leve,
respectivamente, o que demostra a eficiência da utilização de agregados leves na redução
do peso das matrizes de concreto. Os valores experimentais da correlação entre a massa
específica e o consumo de cimento do concreto leve associados à sua resistência à
compressão foram rigorosamente compatíveis com os valores disponíveis na literatura e
permitiram a classificação do concreto leve moldado como sendo do tipo estrutural, embora
a resistência alcançada pelas amostras tenham apenas atingido o valor mínimo exigido pelo
ACI213R-87 (1999) para que o concreto fosse classificado como estrutural. Quanto aos
processos de fabricação dos agregados leves, verificou-se que os tipos mais utilizados são
a sinterização e o forno rotativo, porém, apenas o segundo é capaz de prover as
características físicas essenciais ao controle e aplicação eficientes dos concretos que os
utilizam.
Palavras-chave: agregados leves, concretos estruturais, argila expandida.
ABSTRACT
ABSTRACT
The continued advancement and improvement of the construction techniques used in civil
engineering have provided an increase in the range of materials and components used
successfully in various building typologies. In this context, the use of concretes with
lightweight aggregate in its composition has provided an effective and versatile alternative in
modern construction. This paper presents the main features and properties of lightweight
aggregates and concretes produced from these materials. The research also includes a
study of the ways of processing the raw materials used in the manufacture of lightweight
aggregates and a systematic way of obtainment and production of national expanded clay. A
sample of expanded clay acquired in São Carlos went through granulometric characterization
and testing of unit mass, which demonstrated a maximum size of 19 mm and characteristic
bulk density of 481 kg/m³ and allowed to classify it as type 2215. Samples of natural sand
and gravel were also characterized granulometrically, and the results obtained were
compatible with the required Brazilian normalization. After the material characterization were
molded concretes with Portland cement CP II E 32 from two types of stroke, containing
traditional aggregates and other using expanded clay as coarse aggregate, both with the
same amount of mortar. These samples were subjected to testing of compressive strength
and diametric tensile compression at 28 days of age beyond assays density. Were observed
compressive strengths of 34.2 MPa for usual concrete and 17.8 MPa for lightweight concrete
(reduced 48%). In the assay of specific gravity were obtained values of 2235 kg/m³ and 1642
kg/m³ for traditional concrete and lightweight concrete, respectively, which demonstrates the
efficiency of the use of lightweight aggregates in weight reduction of concretes. The
experimental values of correlation between specific gravity and the consumption of cement in
the lightweight concrete associated with their compression strength were rigorously
compatible with the values available in the literature and allowed the classification of
lightweight concrete being cast as the structural type, although the resistance achieved by
sample has not exceeded the minimum value required by ACI213R-87 (1999) for it to be
classified as a structural concrete. Regarding the manufacturing processes of lightweight
aggregates, it was found that the most used types are the rotary kiln and the sintering, but
only the rotary kiln is able to provide the essential physical characteristics for the efficient
control and application of the concretes that use them.
Key-words: lightweight aggregates, structural concrete, expanded clay.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 2.1 – Panteão de Roma ............................................................................................ 12
Figura 2.2 – Edifícios de múltiplos pavimentos construídos com concreto leve.................... 13
Figura 2.3 - Espectro dos agregados leves e dos respectivos concretos ............................. 16
Figura 2.4 – Os três tipos básicos de concreto leve ............................................................. 18
Figura 2.5 – Intervalo de massas específicas secas de diversos concretos leves estruturais
..................................................................................................................................... 19
Figura 2.6 – Utilização de concreto leve em pré-fabricados ................................................. 23
Figura 2.7 – Plataforma Troll................................................................................................ 24
Figura 2.8 – Forno rotativo para a produção de argila expandida ........................................ 30
Figura 2.9 – Micrografia dos agregados produzidos pelo processos de (a) sinterização e (b)
forno rotativo ................................................................................................................ 31
Figura 2.10 - Zonas em que se encontram as composições químicas das argilas com
característica expansiva ............................................................................................... 32
Figura 2.11 – Fluxograma de fabricação de agregado de argila piroexpandida ................... 34
Figura 2.12 – Argilas expandidas comerciais ....................................................................... 34
Figura 3.1 – Amostra de argila expandida............................................................................ 37
Figura 4.1 – Evolução média de resistência à compressão dos distintos tipos de cimento
Portland ....................................................................................................................... 40
Figura 4.2 – Mistura dos materiais na betoneira .................................................................. 41
Figura 4.3 – Argila expandida submersa .............................................................................. 42
Figura 4.4 – Verificação do abatimento de tronco de cone (slump test) ............................... 42
Figura 4.5 – Adensamento dos corpos de prova .................................................................. 43
Figura 4.6 – Cura úmida dos corpos de prova ..................................................................... 44
Figura 4.7 – Determinação da massa hidrostática dos corpos de provas............................. 44
Figura 5.1 – Flutuação do agregado de argila expandida .................................................... 46
Figura 5.2 – Retificação dos corpos de prova ...................................................................... 47
Figura 5.3 – Ensaio de resistência à compressão simples ................................................... 47
Figura 5.4 – Ensaio de tração por compressão diametral .................................................... 48
Figura 6.1 - Curva granulométrica da argila expandida ........................................................ 50
Figura 6.2 - Ensaio de massa unitária no estado compactado ............................................. 51
Figura 6.3 – Curva granulométrica da areia natural ............................................................. 53
Figura 6.4 – Curva granulométrica da brita basáltica ........................................................... 54
Figura 6.5 – Valores de resistência à compressão............................................................... 55
Figura 6.6 – Detalhe de ruptura tipo cônica ......................................................................... 56
Figura 6.7 – Valores de resistência à tração ........................................................................ 57
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Classificação dos agregados quanto à sua massa unitária .............................. 15
Tabela 2.2 – Dados de referência da massa específica dos concretos leves ....................... 19
Tabela 2.3 – Relação aproximada entre a resistência à compressão e o teor de cimento ... 20
Tabela 2.4 – Características de alguns agregados leves comerciais ................................... 35
Tabela 3.1 – Valores de massa do recipiente e da água...................................................... 38
Tabela 3.2 – Relação temperatura/densidade da água ........................................................ 38
Tabela 4.1 - Dosagens finais dos concretos ........................................................................ 41
Tabela 5.1 – Valores de abatimento e teor de argamassa das amostras ............................. 46
Tabela 6.1 - Análise granulométrica da argila expandida ..................................................... 49
Tabela 6.2 – Limites granulométricos .................................................................................. 50
Tabela 6.3 - Massa unitária no estado solto em compactado.............................................. 51
Tabela 6.4 – Análise granulométrica da areia natural (NM 248)........................................... 52
Tabela 6.5 – Análise granulométrica do agregado graúdo ................................................... 54
Tabela 6.6 – Resistência à compressão dos concretos ....................................................... 55
Tabela 6.7 – Resistência à tração dos concretos ................................................................. 56
Tabela 6.8 – Resultados de porosidade e massa específica dos concretos......................... 57
Tabela 6.9 – Exigências para concreto estrutural leve ......................................................... 58
Tabela 6.10 - Correlação massa específica / resistência dos concretos leves ..................... 59
Tabela 6.11 – Correlação consumo de cimento / resistência dos concretos leves ............... 59
Tabela 6.12 – Custo total por m³ do concreto tradicional virado em obra ............................. 60
Tabela 6.13 – Custo total por m³ do concreto leve ............................................................... 61
Tabela 6.14 – Comparativo de custo/MPa dos concretos analisados .................................. 61
.
SUMÁRIO
1.
2.
INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 8
1.1
Justificativa .......................................................................................................... 9
1.2
Objetivos ............................................................................................................... 9
1.3
Metodologia .......................................................................................................... 9
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................ 12
2.1
Agregados Leves ............................................................................................... 12
2.2
Concretos Leves Estruturais ............................................................................. 17
2.3
Principais Agregados Utilizados na Produção de Concretos Leves .............. 24
2.3.1
Pedra pomes .................................................................................................... 25
2.3.2
Perlita expandida .............................................................................................. 25
2.3.3
Argila, xisto e ardósia expandidos .................................................................... 26
2.3.4
Cinzas volantes ................................................................................................ 27
2.3.5
Vermiculita........................................................................................................ 27
2.3.6
Escória de alto-forno expandida ....................................................................... 28
2.4
2.4.1
Sinterização ...................................................................................................... 29
2.4.2
Forno rotativo ................................................................................................... 30
2.5
3.
Amostra de Argila Expandida ............................................................................ 37
3.1.1
Granulometria ................................................................................................... 37
3.1.2
Massa Unitária.................................................................................................. 38
3.2
5.
A argila expandida nacional e a usina da Cinasita .......................................... 33
CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS................................................................... 37
3.1
4.
Os processos de produção ............................................................................... 28
Agregados Tradicionais ..................................................................................... 39
3.2.1
Areia Natural .................................................................................................... 39
3.2.2
Brita Basáltica .................................................................................................. 39
MOLDAGEM E ANÁLISE DOS CORPOS DE PROVA................................................ 40
4.1
Procedimentos e etapas para a moldagem ...................................................... 40
4.2
Determinação da porosidade e massa específica............................................ 44
ENSAIOS MECÂNICOS .............................................................................................. 46
6.
RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................. 49
6.1
7.
Análise dos agregados ...................................................................................... 49
6.1.1
Argila expandida ............................................................................................... 49
6.1.2
Areia natural ..................................................................................................... 52
6.1.3
Brita basáltica ................................................................................................... 53
6.2
Análise dos ensaios mecânicos ........................................................................ 55
6.3
Massa específica dos concretos ....................................................................... 57
6.4
Custo comparativo entre o concreto tradicional e o concreto leve ................ 60
CONCLUSÕES ............................................................................................................ 63
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 65
8
1.
INTRODUÇÃO
O concreto usual produzido com cimento Portland e agregados convencionais,
apesar de ser um material amplamente empregado na indústria da construção civil, possui
uma série de deficiências. Quando comparado ao aço, a baixa relação resistência/peso do
concreto pode constituir um problema econômico na construção de edifícios de múltiplos
pavimentos, pontes com grandes vãos e estruturas flutuantes (MEHTA & MONTEIRO,
1994).
Visando melhorar essa relação, surgiram, naturalmente, duas alternativas: diminuir a
massa específica do material ou aumentar sua resistência. A primeira das alternativas tem
sido aplicada com sucesso nos últimos anos através da introdução de agregados leves às
matrizes cimentícias, pois possibilitam a obtenção de concretos leves com peso específico
de cerca de 1600 kg/m³ e resistência à compressão entre 25 e 40 MPa (MEHTA &
MONTEIRO, 1994).
Os agregados leves são caracterizados principalmente por possuírem baixa massa
específica em comparação aos agregados tradicionais, variando, entre 80 e 900 kg/m³,
conforme o processo de fabricação. Entre os principais agregados destinados à obtenção de
concretos leves estruturais (CLE) é possível destacar o uso da argila expandida, a qual
apresenta massa específica variável entre 300 e 900 kg/m³, além de resistência ao fogo e a
ambientes agressivos. Por esse motivo, já foi objeto de vários estudos e pesquisas
nacionais e internacionais como alternativa de substituição dos agregados convencionais
sem o comprometimento da resistência mecânica.
Segundo o ACI213R-87 (1999), a utilização do CLE implica em um custo total mais
baixo da estrutura. De fato, embora o metro cúbico concreto leve custe mais do que o
convencional, é possível que haja uma redução do custo total da estrutura como resultado
da redução do peso próprio e do menor custo das fundações.
Nos últimos anos, o desenvolvimento de novas pesquisas destinadas à criação de
materiais e técnicas inovadoras para a indústria da construção civil resultou em um
incremento da utilização de concretos especiais, como é o caso do concreto leve de alto
desempenho (CLAD), passando a ser mais uma alternativa para uma indústria que
necessita de soluções diversificadas e eficientes.
9
1.1
Justificativa
O setor da construção civil possui grande potencial em oferecer soluções
tecnológicas no que diz respeito à incorporação de novos materiais em suas matrizes
cimentícias.
Nesse contexto, a utilização de agregados leves para a confecção de concretos
estruturais (CLE) têm permitido ganhos na redução do peso e manutenção da capacidade
portante das estruturas.
Sua aplicação na construção e recuperação de pontes pode possibilitar a redução
das dimensões dos elementos estruturais e viabilizar o aumento dos vãos entre os pilares.
Finalmente, o tema irá abranger alguns dos conceitos importantes abordados no
decorrer do curso, além de aprofundar os conhecimentos a respeito da tecnologia em
agregados leves e concretos estruturais, pouco tratadas na graduação em engenharia civil.
1.2
Objetivos
Este trabalho apresenta como objetivo geral estudar as principais características e
propriedades dos principais agregados utilizados em concretos leves estruturais.
O trabalho possui como objetivos específicos:
1. Estudar a produção de agregados leves.
2. Verificar as principais aplicações e tipologias construtivas que utilizam agregados
leves em estruturas.
3. Verificar experimentalmente a resistência de concretos com argila expandida.
1.3
Metodologia
Com a finalidade de atingir os objetivos propostos, a pesquisa foi desenvolvida
inicialmente por meio de uma busca na literatura nacional e internacional das principais
características e propriedades dos agregados mais utilizados na produção de concretos
leves. Em seguida foi realizada uma comparação das formas de processamento das
matérias primas para produção de agregados leves, com posterior sistematização da forma
de obtenção e produção da argila expandida no Brasil.
O trabalho também é composto por verificações experimentais desenvolvidas no
Laboratório de Materiais e Componentes (LMC) da UFSCar. Os ensaios foram iniciados com
10
a caracterização de uma amostra de argila expandida por meio de classificação
granulométrica, seguindo o especificado na NBR 7211 (2009), e massa unitária, de acordo
com a NM 45 (2006). Em seguida foi realizada a dosagem de um concreto leve contendo
argila expandida e a moldagem de corpos de prova cilíndricos de 10 cm de diâmetro e 20
cm de altura.
Concluída essa etapa, foi realizada a caracterização de agregados naturais para a
produção de amostras brancas (referência) de concreto convencional com dosagem similar
à do concreto com argila expandida.
As amostras de concreto contendo argila expandida e as de concreto convencional
foram avaliadas e comparadas através da verificação da massa específica e da realização
de ensaios de compressão axial e tração por compressão diametral.
Os valores obtidos experimentalmente foram, posteriormente, comparados com os
valores disponíveis na literatura e na normalização brasileira para averiguar a
compatibilidade com as aplicações sugeridas.
As atividades desenvolvidas nesse trabalho estão relacionadas abaixo juntamente
com o cronograma previsto:
A. Revisão bibliográfica;
B. Comparação das formas de processamento das matérias primas para produção de
agregados leves;
C. Sistematização da forma de obtenção e produção da argila expandida no Brasil;
D. Caracterização de uma amostra de argila expandida, dosagem de um concreto leve e
moldagem de corpos de prova;
E. Caracterização de agregados naturais e moldagem de amostras referência;
F. Ensaios de resistência à compressão axial, tração por compressão diametral e verificação
do peso específico;
G. Comparação dos valores obtidos experimentalmente com os disponíveis na literatura;
H. Conclusões e elaboração do trabalho final.
11
2012
Mar.
Abr.
Mai.
Jun.
Jul.
Ago.
Set.
Out.
Nov.
A
B
C
D
E
F
G
H
As atividades ainda seguiram o seguinte cronograma com as datas pré-definidas:
1. Reenvio do PTCC (24/09/2012);
2. Relatório de progresso 1 (24/09/2012);
3. Relatório de progresso 2 (26/10/2012);
4. Marcação da defesa (até 19/11/2012);
5. TCC finalizado (28/11/2012);
6. Defesa do TCC (03/12/2012 a 20/12/2012);
7. TCC corrigido (14/01/2013 a 18/01/2013).
Dez.
12
2.
2.1
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Agregados Leves
Os agregados leves destinados à obtenção de concretos estruturais possuem um
vasto histórico de utilização na indústria da construção civil. Segundo Vieira (2000) existem
indícios de que o emprego de tais materiais teve início há cerca de 3000 anos (1100 a.C.),
quando os povos pré-colombianos que habitavam a cidade mexicana de El Tajin, utilizaram
uma mistura contendo pedra pomes e um ligante à base de cal e cinzas vulcânicas para a
construção de elementos com função estrutural.
A mesma tecnologia foi também empregada pelos romanos com o intuito de reduzir
as cargas nas estruturas através da combinação de um ligante à base de cal e rochas
vulcânicas. Tanto a construção parcial do Coliseu como a reconstituição do Panteão de
Roma (Figura 2.1), foi realizada com a utilização de concretos estruturais constituídos de
agregados leves provindos de lava vulcânica, fragmentos de tijolos e pedra pomes
(MITIDIERI, 1976).
Figura 2.1 – Panteão de Roma
Fonte: Rossignolo, (2003)
13
Durante a primeira metade do século XX, em meio a Primeira Guerra Mundial, a
utilização de concretos estruturais contendo agregados leves caracterizou-se, pela primeira
vez, pela introdução do cimento Portland em sua composição. Nessa época foram
construídas pela American Emergency Fleet Building Corporation embarcações de concreto
leve utilizando xisto expandido, com resistência à compressão de 35 MPa (HOLM &
BREMNER, 1994).
Um exemplo dessas embarcações é o navio norte-americano USS Selma construído
utilizando-se concreto leve com resistência à compressão de 35 MPa e massa específica de
aproximadamente 1600 kg/m³ no ano de 1919. Dessa forma, o fator de eficiência atingido foi
de 22 MPa.dm³/kg, considerado extraordinário para os materiais e tecnologia disponíveis na
época. Algumas análises realizadas nessa embarcação na década de 80 mostraram que o
concreto leve utilizado apresentou desempenho satisfatório de durabilidade e manutenção
da resistência mecânica (HOLM & BREMNER, 1994).
Somente a partir dos anos 50 a utilização de concretos leves estruturais foi
direcionada à construção de edifícios de múltiplos pavimentos, tais como o Austrália Square
Tower e o Park Regis, na Austrália, o Standart Bank, na África do Sul e o BMW Building, na
Alemanha (Figura 2.2). Foi também, a partir dessa década, que teve início a aplicação de
concretos leves em elementos pré-fabricados (ROSSIGNOLO, 2003).
Figura 2.2 – Edifícios de múltiplos pavimentos construídos com concreto leve
Fonte: Rossignolo, (2003)
Após anos de evolução tecnológica no ramo da construção civil, o concreto estrutural
desenvolvido a partir de agregados leves tornou-se um material de construção firmemente
consolidado em todo o mundo, com emprego no reforço e construção de estruturas de
14
pontes, plataformas de petróleo, elementos pré-moldados, edifícios de múltiplos pavimentos,
entre outros.
Segundo Moravia (2007), agregados são materiais granulares, geralmente inertes
(por não reagirem quimicamente com a água), de dimensões e propriedades adequadas
para o uso em concretos e argamassas. Contudo, o termo inerte, não representa uma forma
correta de se referenciar o agregado, pelo fato, de em alguns casos, ocorrerem reações
químicas na zona de transição entre o agregado e a argamassa de cimento, areia e água.
Existe uma terminologia que classifica o agregado em miúdo e graúdo de acordo
com a dimensão das partículas. A NBR 7211 (2009) – Agregados para concreto – define o
agregado miúdo como sendo o agregado, ressalvados alguns limites, cujos grãos passam
pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm. Já o agregado graúdo é definido como o
agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam
retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm.
Segundo Popovics (1992), o termo agregado leve serve para designar um agregado
de massa específica baixa. Para concretos leves estruturais essa massa é limitada a cerca
de um a dois terços da massa específica dos agregados normais, embora essa
característica seja diretamente influenciada pela classificação e forma das partículas. Ainda
de acordo com o autor, as características de peso e resistência das partículas são as duas
propriedades técnicas mais importantes de um agregado leve.
Por possuírem valores comerciais inferiores aos do cimento, os agregados,
influenciam diretamente no custo final do concerto. Além disso, proporcionam uma menor
retração das pastas formadas por cimento e água e aumentam a resistência ao desgaste
superficial dos concretos (MORAVIA, 2007). A classificação dos agregados quanto à sua
massa unitária pode ser vista na Tabela 2.1.
15
Tabela 2.1 - Classificação dos agregados quanto à sua massa unitária
Massa unitária
Classificação
Leves
Normais
Pesados
Exemplos
g (kg/ dm³)
g<1
1≤g≤2
g>2
Principais aplicações
escória de alto
lajes de pontes, peças
forno,
pré-moldadas, concretos
argila
expandida,
para isolamento térmico e
vermiculita
acústico
areia, brita e
pedregulho
barita, linolita,
magnesita
obras em geral
concretos estruturais para
blindagem
contra
radiações
Fonte: Metha & Monteiro, (1994)
De acordo com Coutinho (1988), e em concordância com a Tabela 2.1, a massa
unitária dos agregados comuns mais utilizados em concretos tradicionais ocupa valores
intermediários a 1400 kg/m³ e 1700 kg/m³.
Já os agregados com valores de massa unitária inferior a 1120 kg/m³ são geralmente
classificados como leves, e têm aplicação na produção de uma gama variada de concretos
de mesma designação, sendo que sua menor massa é devida à microestrutura celular ou
altamente porosa dos agregados (MEHTA & MONTEIRO, 1994). Os autores ainda
ressaltam que materiais orgânicos de estrutura celular não devem ser usados como
agregados devido a sua falta de durabilidade no meio alcalino e úmido do concreto de
cimento Portland.
Em seus estudos, Rossignolo (2003) classifica os agregados leves em dois grupos:
a) Naturais: são extraídos diretamente das jazidas, geralmente de origem vulcânica,
e passam por um posterior processo de classificação granulométrica. Em decorrência da
grande variabilidade de suas propriedades e do difícil acesso às jazidas têm aplicação
reduzida em concretos estruturais. Como exemplo, têm-se a pedra pomes, a cortiça e as
escórias vulcânicas.
b) Artificiais: são obtidos a partir de processos industriais e classificados com base
no processo de fabricação e na matéria prima utilizada. Como exemplo, têm-se argilas,
folhetos e escórias expandidas.
Entre os agregados artificiais, temos os resultantes de um processo industrial de
resfriamento, pelo qual se obtém uma expansão, como a escória de alto forno (subproduto
16
do ferro gusa) e os provenientes da aplicação de calor para a expansão, tais como argila,
poliestireno, folhetos, perlitas e vermiculitas (MORAVIA, 2007). A Figura 2.3 mostra um
espectro dos agregados leves e dos correspondentes concretos.
Figura 2.3 - Espectro dos agregados leves e dos respectivos concretos
Fonte: Metha & Monteiro, (1994)
Segundo Souza Santos (1992), a ASTM (1964) ainda classifica os agregados leves,
de acordo com o tipo de concreto em que são utilizados, em três grupos:
a) Agregados leves para concreto estrutural (C 330-64 T) – obtidos principalmente
por processos industriais de expansão, calcinação ou sinterização de materiais como as
argilas, a escória de alto-forno, diatomitos, folhetos argilosos e de ardósia.
b) Agregados leves para fabricação de peças de alvenaria de concreto (C 331-64 T)
– da mesma forma que os agregados leves para concreto estrutural, são obtidos através da
expansão, calcinação ou sinterização dos mesmos materiais.
c) Agregados leves para fabricação de concreto isolante (C 332-61) – podem ser
preparados pela expansão de materiais, como perlita e vermiculita, para produção de
concreto leve de massa específica aparente entre 230 kg/m³ e 800 kg/m³, ou pela expansão,
calcinação ou sinterização de escória de alto-forno, argilas, diatomitos, folhetos argilosos e
de ardósia para a obtenção de concreto leve de massa específica aparente entre 720 kg/m³
a 1440 kg/m³.
Dessa forma, a escolha correta do agregado leve é fundamental para que o concreto
moldado a partir desses materiais atenda às exigências para as quais foi designado.
Segundo Popovics (1992), a porosidade interna também é um fator preponderante nessa
17
escolha. De acordo com o autor, quanto maior é esse valor, mais leve é o agregado e menor
é sua condutividade térmica, todavia, menor é sua resistência.
Popovics (1992) ainda relata algumas possíveis disfunções relacionadas ao emprego
de agregados leves em matrizes cimentícias, como problemas de trabalhabilidade causados
principalmente pela dimensão angular das partículas finas dos agregados leves britados,
segregação dos agregados graúdos durante a mistura, lançamento e vibração do concreto,
alto valor de absorção da maioria dos agregados. Esses problemas, contudo, podem ser
evitados adotando-se algumas medidas preventivas como, por exemplo, a substituição de
parte dos agregados leves por agregados tradicionais e a checagem frequente e
contrabalanceada proporção de água.
2.2
Concretos Leves Estruturais
Os concretos (em geral) são materiais heterogêneos, e suas propriedades são
influenciadas pelas propriedades individuais de cada componente que os constitui. Desta
forma, a substituição dos agregados tradicionais pelos agregados leves influencia
principalmente em propriedades como a massa específica, a trabalhabilidade, a resistência
mecânica, o módulo de elasticidade, as propriedades térmicas, a retração, a fluência e a
espessura da zona de transição entre o agregado e a matriz do cimento (ROSSIGNOLO,
2003).
O concreto leve estrutural é, em todos os sentidos, semelhante a um concreto
estrutural, exceto, por razões de economia do custo total, uma vez que ele é feito com
agregados leves celulares, e por isso, seu peso específico é cerca de dois terços do peso
específico do concreto moldado com os agregados convencionais. O termo concreto leve é
empregado para concretos cuja massa específica não ultrapassa os 1800 kg/m³ (MEHTA &
MONTEIRO, 1994).
Porém, o método do volume absoluto baseado no ACI, utilizado na dosagem de
concretos convencionais não é indicado para a dosagem do concreto leve. Primeiramente a
relação entre a resistência e o fator água/cimento não pode ser efetivamente usada devido à
dificuldade em se quantificar a absorção de água de amassamento pelo agregado leve.
Além do mais, a absorção de água pelo agregado poroso (10% a 20%) pode ser prolongada
por semanas. Ainda, ao contrário dos agregados tradicionais, a massa específica dos
agregados leves pode variar amplamente com a granulometria (MEHTA & MONTEIRO,
1994).
18
Segundo Short (1962), basicamente, o único meio de obtenção de concretos leves é
através da inserção de ar em sua composição. Contudo, isso pode ser feito de três formas
distintas:
a) criando bolhas de ar na própria matriz cimentícia, constituindo o chamado
concreto celular ou aerado;
b) eliminando as partículas finas da composição granulométrica do agregado, criando
assim o chamado concreto com ausência de finos;
c) substituindo a pedra britada por agregados porosos, o que inclui ar à mistura.
(Figura 2.4).
Figura 2.4 – Os três tipos básicos de concreto leve
a) Concreto aerado
Fonte: Short, (1962)
b) Concreto sem finos
c) Concreto com agregado leve
Embora existam três formas distintas de produção, os concretos leves são
produzidos através de referidas combinações. Por exemplo, concretos com ausência de
finos empregam agregados leves, assim como concretos aerados utilizam agregados
celulares em sua composição (SHORT, 1962).
Como complemento a essa classificação, Maycá et. al (2008), sugere o acréscimo de
um quarto tipo de concreto leve, denominado concreto misto, o qual seria o resultado de
uma combinação de agregados leves, aditivos incorporadores de ar e da redução dos finos
no traço.
De acordo com Rossignolo (2003), os concretos leves estruturais são obtidos através
da substituição total ou parcial dos agregados tradicionais por agregados leves e,
normalmente, apresentam valores de massa específica seca abaixo de 2000 kg/m³.
A massa específica também é utilizada pelo ACI213R-87 para classificar o concreto
leve de acordo com a aplicação (Figura 2.5), descritas abaixo em três categorias:
19
a) concretos leves estruturais: possuem resistência à compressão mínima aos 28
dias de 17,24 MPa, massa específica entre 1350 kg/m³ e 1900 kg/m³ e são empregados
para fins estruturais;
b) concretos isolantes: possuem valores de massa específica entre 300 kg/m³ e 800
kg/m³ e são utilizados somente para isolamento térmico;
c) concretos com resistência moderada: possuem resistência à compressão entre 7
MPa e 17 MPa e suas características de isolamento térmico são intermediárias aos
concretos isolantes e aos estruturais (NEVILLE, 1976).
Figura 2.5 – Intervalo de massas específicas secas de diversos concretos leves
estruturais
Fonte: Neville, (1976)
De forma equivalente, Rossignolo (2003), apresenta os valores limites de massa
específica para concretos leves baseado em documentos normativos ou de referência para
os concretos leves (Tabela 2.2).
Tabela 2.2 – Dados de referência da massa específica dos concretos leves
Referência
Massa específica (kg/m³)
RILEM (1975)
g < 2000
CEB-FIP (1977)
g < 2000
NS 3473 E (1992)
1200 < g < 2000
ACI 213R-87 (1997)
1400 < g < 1850
CEN prEN 206-25 (1999)
800 ≤ g < 2000
20
Fonte: Rossignolo, (2003)
Entre as vantagens de utilização dos concretos leves estruturais (CLE) com relação
ao concreto tradicional é possível citar a redução das seções transversais de elementos
estruturais compostos por outros tipos de materiais que venham a trabalhar de forma
conjunta com o concreto leve, redução das dimensões das fundações, redução do peso
próprio dos materiais com consequente aumento da produtividade no canteiro de obras,
maior isolamento térmico e acústico do produto acabado, redução do tempo de execução, a
possibilidade de se construir sobre solos com menor capacidade de suporte, menor custo
com armaduras e maior durabilidade (SILVA, 2007).
Por outro lado, os concretos leves possuem teores de cimento maiores que os
concretos tradicionais, o que representa um custo adicional, tornando o concreto leve mais
caro. Outras desvantagens são a limitação da resistência determinada pela resistência dos
agregados de maiores dimensões e a maior dificuldade de ser dispor de caracterizações e
procedimentos de dimensionamento (SILVA, 2007).
Em termos de traço, a resistência à compressão dos concretos leves está
normalmente associada com o teor de cimento para um dado abatimento e não com o fator
água/cimento. Na maioria dos casos, essa resistência pode ser aumentada reduzindo-se a
dimensão máxima do agregado e/ou substituindo-se o agregado leve miúdo por areia
natural de boa qualidade (MEHTA & MONTEIRO, 1994). A Tabela 2.3 contém a relação
entre a resistência à compressão média e o teor de cimento tanto para o concreto com
agregado leve como para o concreto com areia e agregado leve.
Tabela 2.3 – Relação aproximada entre a resistência à compressão e o teor de cimento
Resistência à compressão
Cimento (kg/m³)
Agregado leve
Agregado leve e
somente
areia natural
17,24
240-305
240-305
20,68
260-335
250-335
27,58
320-395
290-395
34,47
375-450
360-450
41,37
440-500
420-500
MPa
Fonte: Metha & Monteiro, (1994)
21
Assim como a resistência dos concretos leves não está associada à relação
água/cimento, tampouco está com a resistência do agregado leve. Segundo Popovics
(1992), não há uma correlação confiável entre a resistência dos agregados leves e a dos
concretos obtidos a partir deles, embora os problemas de inadequação de resistência
ocorram com maior frequência quando da utilização de agregados leves ao invés dos
tradicionais. Agregados leves de menor massa unitária são geralmente menos resistentes,
mas esta não é uma regra, pois esta relação é diretamente influenciada por outros fatores.
Concretos leves, particularmente os utilizados em blocos, possuem absorção de
água muito maior do que os concretos densos devido à maior quantidade de poros
presentes nas partículas. Contudo, esse fato não é considerado de grande importância na
prática, pois o concreto leve exposto às condições climáticas não é usualmente utilizado
sem tratamento de prevenção adequado. Porém, em situações nas quais pode haver rápida
secagem, a alta absorção de água pelo agregado é uma desvantagem (SHORT, 1962).
Com relação à trabalhabilidade, a baixa densidade e a textura áspera característica
dos agregados porosos, principalmente os britados, fazem com que seja necessária uma
atenção especial a esta propriedade. O abatimento alto e a vibração excessiva são dois
fatores responsáveis pela sedimentação da argamassa mais pesada, ficando em falta na
superfície, onde é mais necessária para o acabamento. Este fenômeno é denominado
flutuação do agregado graúdo, e é o inverso do que acontece com o concreto usual, onde a
segregação resulta em um excesso de argamassa na superfície (MEHTA & MONTEIRO,
1994).
Devido à sua permeabilidade baixa, consequentemente, o concreto leve possui
desempenho bastante satisfatório quando exposto a ambientes quimicamente agressivos. A
principal razão para a baixa permeabilidade e consequente durabilidade do concreto leve é
a ausência generalizada de fissuração na zona de transição agregado-pasta. Sua
condutividade térmica, cerca de metade do valor encontrado nos concretos tradicionais,
ainda garante excelente resistência ao fogo (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Em relação à condutividade, os concretos leves estruturais, embora mais resistentes,
possuem menor desempenho quando comparados aos concretos leves para propósitos de
isolamento térmico. Mesmo assim, sua condutividade ainda é considerada baixa em ralação
aos concretos tradicionais (POPOVICS, 1992).
Em decorrência ao seu baixo peso específico, quando comparado ao concreto
tradicional, o CLE tem se mostrado extremamente importante na construção e recuperação
de pontes. Isso pelo fato de que geralmente, nas pontes de grandes vãos o peso próprio da
22
estrutura de concreto chega a representar 70% das solicitações (Rossignolo & Agnesini,
2005).
Essa redução do peso próprio estrutural, possibilitou que a construção em concreto
leve do tabuleiro da ponte de São Francisco-Oakland Bay, em 1936, proporcionasse uma
economia de 3 milhões de dólares em aço (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Liu et. al (2010), utilizaram o concreto leve estrutural na recuperação do tabuleiro de
pontes antigas focando os aspectos de construção e técnicas de controle de qualidade. Os
estudos mostraram que a adoção de conectores de cisalhamento e mantas de aço aliados à
utilização do concreto leve estrutural poderiam resolver os problemas de diminuição da força
de rolamento de pontes antigas.
De acordo com Vieira (2000), outra vantagem da utilização do concreto leve
estrutural em pontes encontra-se na fase construtiva, quando esta é executada em balanços
progressivos. Isso porque os esforços no carro são menores, permitindo um menor desgaste
do equipamento e maiores avanços. A redução do peso próprio ainda permite a construção
de pontes com elementos pré-fabricados que possam vencer vãos superiores aos
alcançados com a utilização do concreto usual.
Outra aplicação eficiente desse material ocorre em lajes de piso de grandes edifícios,
uma vez que a resistência não é o fator mais importante nesse tipo de elemento. Como
exemplo dessa aplicação é possível citar a Lake Point Tower, em Chicago (MEHTA &
MONTEIRO, 1994).
A tecnologia de aplicação de agregados leves também se estende à produção de
concretos auto-adensáveis. Contudo, segundo Topçu & Uygunoglu (2010), os estudos
dessa área são usualmente focados em propriedades reológicas e de trabalhabilidade.
Desta forma a pesquisa realizada pelos autores buscou apresentar de forma extensiva a
influência dos diferentes tipos de agregados leves (tufo vulcânico, pedra-pomes e diatomita)
nas propriedades físicas e mecânicas dos concretos auto-adensáveis com posterior
comparação ao mesmo tipo de concreto moldado com agregados convencionais.
Os estudos mostraram que a utilização de tais agregados conferem menor
resistência e maior capacidade de deformação ao concreto auto-adensável com agregados
leves em comparação ao concreto auto-adensável comum. Além disso, a inserção de
agregados leves em substituição à brita provoca um decréscimo do módulo de elasticidade
devido à menor resistência dos mesmos. Quanto a condutividade térmica, tanto o concreto
auto-adensável comum quanto o produzido a partir de agregados leves possuem valores
maiores do que o concreto leve estrutural, isso por conta do maior teor de argamassa
23
utilizado para atingir a trabalhabilidade adequada. Além do mais, a substituição de pedra
britada por agregados leves aumentou o isolamento térmico, resultando num decréscimo do
consumo de energia entre 35 e 60% quando utilizado nas construções (TOPÇU &
UYGUNOGLU, 2010).
Haque & Al-Khaiat (1999), estudaram a durabilidade do concreto leve exposto a
condições marinhas de elevadas temperaturas. A cura úmida de sete dias e posterior
exposição ao meio agressivo embora mais benéfica ao concreto leve do que ao concreto
usual, não impediu que a penetração de água e a profundidade de carbonatação fossem
maior naquele. Os resultados sugerem, desta maneira, que quanto maior a penetração de
água, maiores são os danos causados pela penetração de dióxido de carbono, sulfatos e
íons cloreto.
É importante salientar que a grande maioria das aplicações de concreto leve em
termos mundiais continua sendo na produção de elementos e painéis pré-fabricados de
concreto (Figura 2.6). O menor peso dos elementos reduz os custos com equipamentos de
manuseio, transporte e construção, sendo mais convenientes para esse tipo de construção
do que o concreto com agregados tradicionais (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Figura 2.6 – Utilização de concreto leve em pré-fabricados
Fonte: Rossignolo, (2003)
Concretos leves com resistência à compressão compreendidas entre 35 e 55 MPa
têm sido usados em larga escala na pré-fabricação, essencialmente em blocos de alvenaria,
vigas com seção I, retangulares ou em caixão, painéis e lajes alveolares, bancadas e
degraus de estádios (SILVA, 2007).
24
Concretos leves de alto desempenho (CLAD) têm sido usados na construção de
plataformas offshore (Figura 2.7) por duas razões fundamentais, sendo elas, a maior
flutuabilidade e a maior resistência específica (CRUZ et. al, 2000).
A maioria delas é construída em estaleiros para posteriormente serem transportadas
para o local de uso definitivo, sendo, portanto, necessário reduzir o peso da estrutura. No
caso dessas estruturas é essencial que se alie simultaneamente agregados leves e de alto
desempenho, por estas estarem expostas a ambientes de alto grau de agressividade
(HOLM & BREMNER, 1994).
Figura 2.7 – Plataforma Troll
Fonte: Silva, (2007)
De fato, o concreto leve estrutural possui inúmeras vantagens quando comparado ao
concreto tradicional, e, salvo alguns critérios e medidas preventivas a serem seguidos e
adotados para sua aplicação, possuem enorme potencial de utilização. Os estudos
desenvolvidos na área além de promover o desenvolvimento tecnológico agregam valor e
qualidade aos produtos e serviços prestados no setor construtivo (MAYCÁ et. al, 2008).
2.3
Principais Agregados Utilizados na Produção de Concretos Leves
A seguir serão apesentados os principais tipos de agregados leves utilizados na
indústria da construção civil, bem como suas características e propriedades mais relevantes.
25
2.3.1 Pedra pomes
Segundo Neville (1976), entre os agregados leves naturais disponíveis, a pedra
pomes, é o mais amplamente empregado na produção de concretos leves. O agregado, de
origem vulcânica, é caracterizado pela coloração clara e massa específica na faixa de 500 a
900 kg/m³. As variedades compreendidas nesse intervalo de valores, as quais segundo o
autor são suficientemente resistentes, são capazes de produzir concretos de desempenho
aceitável com densidade entre 700 e 1400 kg/m³.
Sua característica esponjosa é decorrente dos poros formados por gases que tentam
escapar da lava fundida quando esta atinge a superfície da terra. Isso confere ao agregado
uma estrutura interna com poros pequenos equilibradamente distribuídos e parcialmente
interligados. A maioria das variedades encontradas é suficientemente resistente para
produzir concretos leves de boa qualidade para propósitos estruturais, como lajes de piso e
cobertura, paredes e painéis, principalmente na indústria de pré-moldados (POPOVICS,
1992).
2.3.2 Perlita expandida
Oriundo de um processo industrial de fabricação, a perlita expandida está entre os
agregados inorgânicos mais leves que existem, sendo que sua massa específica gira na
faixa de 30 a 240 kg/m³. O material básico desse agregado pertence a um grupo de rochas
efusivas densas, vítreas, com alto teor de água (2 a 6%) e estrutura interna composta de
anéis concêntricos. O mecanismo fundamental de expansão da rocha sólida está no ponto
de fusão, de tal forma que os poros se mantêm conectados pelo material fundido ao mesmo
tempo em que o material permanece viscoso suficientemente para manter os fluxos
desenvolvidos e/ou os gases internos sob pressão. Esse mecanismo expande as partículas,
possibilitando o surgimento de uma estrutura interna porosa que é mantida após o
resfriamento (POPOVICS, 1992; NEVILLE, 1976).
De acordo com Popovics (1992), se a rocha atinge o ponto de fusão a baixas
temperaturas (700 a 800 °C), então, aquecendo-a ainda mais, a partícula de rocha torna-se
plástica de forma integral, e a expansão ocorre igualmente nas três dimensões. A extensão
com que as partículas se expandem também é influenciada pela dimensão das partículas no
estado bruto. O tamanho ótimo dessas partículas, por sua vez, é influenciado pelas
propriedades do material antes do aquecimento, embora a dimensão de 0,5 mm tenha se
mostrado razoável para vários tipos de perlitas.
26
O material possui cerca de 10% do peso de agregados tradicionais como a areia e a
brita, e é ideal para utilização em preenchimento de telhados isolantes e plataformas
estruturais de telhados. Além do mais, a superfície selada das partículas, permite que sejam
feitas misturas com aproximadamente 30% menos água do que as realizadas com outros
tipos de agregados leves. Outras vantagens que o agregado proporciona são o baixo peso,
o retardo ao fogo em estruturas, o isolamento térmico e a facilidade de manipulação
(PERLITE INSTITUTE, 2012).
2.3.3 Argila, xisto e ardósia expandidos
Os agregados leves de argila, xisto e ardósia expandidos são obtidos pelo
aquecimento adequado das matérias-primas em fornos rotativos até o ponto de fusão
incipiente, entre 1000 e 1200 °C, quando a expansão dos materiais se dá pela geração e
aprisionamento de gases no interior da massa viscosa. Esta estrutura porosa, que
permanece após o resfriamento do material, faz com que a massa específica aparente
desses agregados seja menor do que antes do tratamento térmico. Na maioria das vezes,
esses materiais são reduzidos ao tamanho desejável antes da calcinação, embora o
esmagamento do material após a expansão também possa ser aplicado (NEVILLE, 1976).
A expansão também pode ser alcançada através do processo de sinterização. Nesse
caso, o material umedecido é carregado por uma espécie de esteira sob incineradores, de
forma que o calor penetra gradualmente no interior da estrutura do material. Assim como no
processo de forno rotativo o material é pelotizado antes da calcinação ou esmagado após o
processo (NEVILLE, 1976).
Vale destacar, que do material previamente pelotizado possibilita a produção de
partículas lisas semi-impermeáveis ou “revestidas” com formatos esféricos e baixa absorção
de água quando comparadas a agregados desprovidos de tal revestimento (NEVILLE, 1976;
POPOVICS,1992).
Os agregados de xisto e argila expandidos fabricados pelo processo de sinterização
possuem densidade entre 650 a 900 kg/m³, enquanto os produzidos em fornos rotativos
possuem valores de densidade entre 300 e 650 kg/m³. As variedades mais densas desses
agregados podem ser utilizadas em concretos leves estruturais, paredes de concreto e até
mesmo em estruturas de concreto protendido. Existem registros de resistências à
compressão de até 57,7 MPa, alcançados em concretos moldados com argila expandida, e
de até 48,3 MPa em concretos produzidos com xisto expandido. Geralmente, tais
27
variedades de concreto possuem resistência à compressão maior do que qualquer outro que
utilize outras variedades de agregados leves (NEVILLE, 1976; POPOVICS, 1992).
2.3.4 Cinzas volantes
As cinzas volantes, obtidas do processo de combustão do carvão em pó, quando
sinterizadas podem prover agregados leves (cerca de 900 kg/m³) de boa qualidade para
aplicação em concretos. O material é economicamente viável, pois além de ser um
subproduto contém uma quantidade suficiente de carbono (3 a10%) para reduzir os custos
com combustíveis. Os tipos de cinzas volantes utilizadas no fabrico de agregados leves são
geralmente os provenientes do carvão betuminoso (POPOVICS, 1992).
O processo usual de fabrico passa primeiramente pelo preparo dos grânulos
extrudados das cinzas volante através da adição de água. Posteriormente o material é
queimado em esteiras ou sinterizadores a cerca de 1260 °C, temperatura que amolece e
aglomera os grânulos transformando-os em partículas maiores. A estrutura interna do
material sinterizado é multicelular, onde os vazios do interior das partículas são produzidos
pela evaporação da água e eliminação de carbono durante o processo (POPOVICS, 1992).
Atualmente o mercado de agregados leves representa uma das mais atrativas
oportunidades para a utilização comercial de cinzas volantes sem problemas sazonais, pois
o agregado pode ser armazenado por tempo ilimitado a céu aberto sem perdas, problemas
ambientais ou estragos provocados pelo ciclo do congelamento/descongelamento
(KLOTTEN, 2012).
O alto potencial de aplicação dos agregados leves constituídos por cinzas volantes
está na produção de concretos e seus produtos, e blocos de alvenaria. Concretos com
resistência de 41,5 MPa também têm sido produzidos com as variedades mais pesadas do
agregado, garantindo o potencial da aplicação do material em concretos estruturais
(KLOTTEN, 2012; POPOVICS, 1992).
2.3.5 Vermiculita
A vermiculita é um mineral natural no qual o processo de expansão para criação do
agregado ocorre de forma similar ao da perlita, exceto pelo fato de que a vermiculita
expande mais em uma única direção como resultado de sua estrutura laminar. As
propriedades técnicas desse tipo de agregado são similares às encontradas na perlita
expandida, e, independente do processo de fabricação, por expansão ou esfoliação, o
28
agregado é utilizado na grande maioria das vezes em concretos isolantes (POPOVICS,
1992).
Segundo Neville (1976) a vermiculita possui estrutura um tanto quanto similar à da
mica, sendo geralmente encontrada na América e na África. Quando aquecida em
temperaturas entre 650 a 1000 °C o material é capaz de expandir cerca de 30 vezes o seu
volume inicial pela esfoliação de suas placas. Como resultado, a massa específica da
vermiculita expandida é muito baixa, em torno de 60 a 130 kg/m³. Já o concreto
confeccionado com esse tipo de agregado leve possui pouca resistência e alta retração,
mas é um excelente isolante térmico.
2.3.6 Escória de alto-forno expandida
Os agregados de escória de alto forno podem ser produzidos de duas formas
distintas. Na primeira, uma quantidade limitada de água na forma de spray entra em contato
com a escória fundida quando ela está sendo descarregada pelo forno. Em seguida, ocorre
a formação de vapor e inicia-se o processo de expansão e resfriamento da massa fundida,
que, após o endurecimento, transforma-se em um agregado de estrutura porosa. No
processo com utilização de máquinas, o material fundido é agitado rapidamente com
quantidade controlada de água. Assim como no processo anterior, o vapor é aprisionado no
interior da massa, havendo também a ocorrência de gases formados pela reação química
entre constituintes da escória fundida com o vapor de água. A escória de alto-forno
expandida possui massa específica variando entre 300 e 1100 kg/m³, dependendo dos
detalhes do processo de resfriamento. As variedades mais leves têm aplicação em
agregados para blocos de concreto e concretos isolantes, enquanto os mais densos são
destinados à painéis e lajes de concreto reforçado, além de paredes de concreto moldadas
in loco.
2.4
Os processos de produção
A utilização da argila expandida como agregado graúdo na confecção de matrizes
cimentícias de concreto é economicamente viável em decorrência da significativa redução
da massa específica que esses agregados proporcionam, minimizando as cargas atuantes
nas estruturas (MORAVIA et. al, 2006).
Esse material é resultante do aquecimento de alguns tipos de argila a cerca de
1200°C, e, próximo dessa temperatura, uma parte dos constituintes do material se funde
produzindo uma massa viscosa, enquanto a outra parte sofre uma decomposição química
29
que libera gases, os quais são incorporados pela massa calcinada, expandindo-a em até
sete vezes o seu volume inicial. Os gases aprisionados no interior da argila, não podem
escapar para o seu exterior devido à fase líquida que envolve as partículas e mantém a
estrutura porosa do material mesmo após o resfriamento, fazendo com que sua massa
unitária torne-se menor do que antes do aquecimento (SOUZA SANTOS, 1992).
2.4.1 Sinterização
Dos processos industriais utilizados para a fabricação de agregados leves, os mais
abrangentes são a sinterização e o forno rotativo.
Segundo Mehta & Monteiro (1994), os agregados de argila expandida produzidos
pelo processo de sinterização possuem massa específica aparente na faixa compreendida
entre 650 kg/m³ e 900 kg/m³, enquanto os produzidos pelo processo de forno rotativo têm
valores entre 300 kg/m³ e 650 kg/m³.
No processo de sinterização ou sinterização contínua a matéria-prima é umedecida e
misturada com uma proporção adequada de combustível, podendo ser coque ou carvão
finamente moído, para em seguida ser transportada por uma grelha móvel sob a ação de
queimadores, de forma que o calor atinge gradualmente toda a espessura da camada com
posterior formação de gases e consequente expansão (GOMES NETO, 1998; MEHTA &
MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1976).
Segundo Cabral (2005), esse processo é idêntico, em princípio, à sinterização de
minérios de zinco ou níquel. Primeiramente, a matéria-prima é misturada com uma
quantidade adequada de combustível para em seguida ser depositada em forma não
compactada em uma grelha móvel de um forno tipo “Dwight-Lloyd” e incinerada. A queima
do material combustível é garantida pela sucção ou injeção de ar através da grelha.
Embora industrial, o processo de sinterização, de acordo com Santos et. al (1986),
apresenta os poros abertos, sem recobrimento e com altos valores de absorção de água.
Além dessa desvantagem, o produto final é muito irregular e de “arestas vivas”, o que exige
britagem para alcançar a granulometria final adequada. Normalmente esse tipo de agregado
apresenta massa específica variando entre 650 kg/m³ e 900 kg/m³.
A utilização de agregados produzidos por tal processo traz outra desvantagem,
caracterizada pela penetração da pasta de cimento nos poros externos do agregado, que
pode variar de 30 kg a 100 kg de cimento por m³ de concreto, aumentando assim o
consumo de cimento e a massa específica do concreto (ROSSIGNOLO, 2003).
30
2.4.2 Forno rotativo
O processo da matéria prima em forno rotativo, também designado nodulação,
aproveita as características expansivas de determinados materiais, como é o caso de
algumas argilas, quando submetidos a temperaturas elevadas (entre 1000 °C e 1350 °C),
próximos do ponto de fusão incipiente, em decorrência da formação de gases que ficam
contidos pela “capa” externa vítrea da partícula. Esse tratamento térmico realizado nos
fornos rotativos a gás ou óleo diesel (Figura 2.8) é semelhante ao processo de obtenção do
cimento Portland (SANTOS et. al, 1986; METHA & MONTEIRO, 1994).
Figura 2.8 – Forno rotativo para a produção de argila expandida
Fonte: Souza Santos (1992)
Os agregados obtidos por esse processo apresentam granulometria variada, formato
arredondado regular e interior formado por uma massa esponjosa microcelular, revestida por
uma camada cerâmica vitrificada, resistente e com baixa permeabilidade. Sua camada
externa vítrea confere ao agregado, também denominado “encapado”, uma porosidade
interna fechada e diminui significativamente a absorção de água (ROSSIGNOLO, 2003).
De acordo com Bauer (2000), a graduação desse tipo de agregado leve é da ordem
de 4,8/25 mm, com praticamente 80% do material com granulometria entre 19 e 25 mm. A
Figura 2.9 ilustra parte da estrutura dos agregados produzidos por ambos os processos de
produção.
31
Figura 2.9 – Micrografia dos agregados produzidos pelo processos de (a) sinterização
e (b) forno rotativo
(a)
(b)
Fonte: Zhang & Gjorv, 1991
Todavia, nem todos os tipos de argila adequam-se a esses processos produtivos.
Segundo Sobral (1987) é necessário a presença de em teor de fundentes adequado para
formar uma fase vítrea, caso contrário, os gases escapam e não há o inchamento da
partícula de argila. Ainda de acordo com o autor, devem existir alguns limites mínimos nos
teores de sílica (SiO2), alumina (Al2O3) e de constituintes que agem como fundentes (CaO,
MgO, Fe2O3, Na2O, K2O), abaixo dos quais a matéria-prima não fundirá à baixa temperatura
ou não conseguirá uma fusão viscosa suficiente para aprisionar os gases em seu interior.
No entanto, Cabral (2005) apresenta possíveis soluções para contornar o problema
relacionado ao teor inadequado de fundentes. Segundo o autor, esses defeitos podem ser
solucionados através da adição de fundentes apropriados, pela alteração do período de
liberação de gás para uma temperatura mais alta, pela aceleração do aquecimento com
diminuição da introdução de ar ou pela adição de componentes que elevem a viscosidade
da fase vítrea.
A Figura 2.10 ilustra as zonas que devem ser atendidas pela composição química da
matéria-prima para que a mesma possua características expansivas.
32
Figura 2.10 - Zonas em que se encontram as composições químicas das argilas com
característica expansiva
Fonte: Moravia, (2006)
Cabral (2005) ainda discorre sobre as condições essenciais para a expansão
piroplástica e formação de uma estrutura celular com consequente obtenção de um
agregado leve de alta qualidade. Tais condições encontram-se descritas a seguir:
1) o material na condição plástica deve conter uma quantidade suficiente de vidro
para o fechamento dos poros e retenção da fase gasosa;
2) o material deve conter um teor adequado de substâncias formadoras de gases
para que o inchamento proporcione a obtenção da massa específica desejada;
3) os gases dever ser liberados por seus componentes produtores em quantidade e
velocidade adequadas, a uma temperatura e momento específico condizentes às condições
piroplásticas ótimas do material;
4) nessas condições ótimas, o vidro deve possuir uma viscosidade adequada, de tal
forma que além de garantir a formação de vesículas, deve ser capaz de formar uma parede
de espessura adequada que as envolva
e proporcionem a máxima resistência ao
esmagamento do agregado leve;
5) preferencialmente, por razões econômicas, o material deve inchar na temperatura
mais baixa possível. Contudo, tais temperaturas, não devem ser decorrentes da presença
de fundentes ou sais alcalinos, pois esses compostos liberam sais alcalinos que
posteriormente irão enfraquecer o concreto leve;
6) o intervalo de temperaturas entre o início do inchamento e a fusão total do material
deve ser superior a 20 °C, para que dessa maneira, as partículas do agregado não se
grudem e provoquem o entupimento do forno.
Substâncias formadoras de gases em quantidades demasiadas produzem uma
liberação exorbitante que é prejudicial á formação da fase vítrea principalmente quando o
33
processo ocorre em temperaturas mais baixas. O resultado desse processo é um agregado
leve e de baixa resistência, de estrutura porosa grosseira e muito irregular (CABRAL, 2005).
2.5
A argila expandida nacional e a usina da Cinasita
No Brasil, a produção de argila expandida fica restrita a um único fabricante, a
CINEXPAN, fábrica localizada na cidade de Várzea Paulista, a 50 km de São Paulo, sendo
sua produção voltada principalmente para atender a indústria têxtil, em específico a
estonagem de “jeans”, a jardinagem e o paisagismo. No entanto, com o avanço das
pesquisas em diversas universidades voltadas para o desenvolvimento de tecnologias de
concreto, a demanda do material no mercado da construção civil têm aumentado
consideravelmente nos últimos anos (MAYCÁ et. al,2008).
A empresa CINEXPAN, antiga CINASA e depois denominada CINASITA, foi
construída em 1964 objetivando fornecer o agregado de argila expandida, produto até então
inexistente no Brasil, para a construção de conjuntos habitacionais populares em escala
industrial, atendendo aos apelos do governo da época. Para tanto, a equipe de engenheiros
da CINASA em parceria com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo (IPT) e da
empresa norte-americana Fuller, iniciaram a pesquisa de materiais, a determinação das
diretrizes do projeto e a operação da usina de agregado leve. Os primeiros testes foram
realizados em 1967 e a produção efetiva em janeiro de 1968, com 7500 m³ mensais do
produto (CABRAL, 2005).
Em decorrência das necessidades da indústria da construção civil de São Paulo,
foram realizadas pelo IPT, várias pesquisas visando encontrar argilas viáveis à produção de
agregados leves pelo processo de forno rotativo. Dessa maneira, foram estudadas trezentos
tipos de argila do estado de São Paulo, as quais eram indicadas com possível potencial de
expansão devido á composição química e mineralógica (CABRAL, 2005).
Através de ensaios de queima rápida e lenta, foram escolhidas dezesseis variedades
de argila; ensaios em escala piloto permitiram a seleção de outras quatro, tendo sido
escolhida apenas uma por condições econômicas para a industrialização (SOUZA SANTOS,
1992).
De acordo Cabral (2005), a produção em escala piloto foi realizada utilizando um
forno piloto rotativo adaptado e construído inteiramente em São Paulo. A operação do forno
seguia o seguinte fluxograma: matéria-prima; extração desagregação e umidificação;
conformação por extrusão em maromba; corte de argila extrudada em cilindros de 1 cm de
34
diâmetro e 1 cm de altura; rolamento e secagem superficial; queima no forno rotativo;
resfriamento; separação; estocagem. A (Figura 2.11) ilustra o fluxograma de processo:
Figura 2.11 – Fluxograma de fabricação de agregado de argila piroexpandida
Fonte: Souza Santos, 1992 (adaptado)
Na época, esse forno foi projetado de forma que permitia o controle de inclinação
sobre o plano horizontal e o maçarico de chama direta permitia a formação e uma atmosfera
oxidante e temperaturas máximas de 1350 °C.
Atualmente a matéria prima é retirada do Recôncavo Baiano e processada em fornos
rotativos no município paulista, resultando em dois tipos de argila expandida que podem ser
utilizados como agregados em concretos estruturais, sendo eles a argila expandida 2215,
equivalente à brita comercialmente denominada 1 e com dimensões entre 15 e 22 mm, e a
argila expandida 1506, com dimensões entre 6 e 15 mm, equivalente à brita 0 (Figura 2.12).
Existe ainda um terceiro tipo de argila, denominado 0500, com dimensões entre 0 e 5 mm e
potencial de substituição da areia grossa como agregado miúdo (MAYCÁ et. al, 2008).
Figura 2.12 – Argilas expandidas comerciais
Argila expandida 2215
Fonte: Maycá et. al, (2008)
Argila expandida 1506
35
Em seus estudos, Rossignolo (2003) apresenta os valores de absorção de água e de
outras características de alguns agregados leves europeus e norte-americanos, bem como
da argila expandida brasileira (Tabela 2.4).
Tabela 2.4 – Características de alguns agregados leves comerciais
Nome
Comercial
Matéria-
País
prima
Inglaterra
Cinzas
e Holanda
volantes
Solite
EUA
Folheto
Norlite
EUA
Folheto
Lytag
Alemanha
Liapor
e R.
Argila
Tcheca
Leca
Arlita
Cinexpan
0500
Cinexpan
1506
Áustria e
Noruega
Argila
Espanha
Argila
Brasil
Argila
Brasil
Argila
Massa
Fabricação específica
Sinterização
Forno
rotativo
Forno
rotativo
Forno
rotativo
Forno
rotativo
Forno
rotativo
Forno
rotativo
Forno
rotativo
Massa
Absorção
unitária
Dimensão
(kg/dm³)
(kg/dm³)
(mm)
1,3 - 2,1
0,6 - 1,1
0,5 - 19
15 -20
1,4
0,8
4 - 16
15
0,8 - 1,9
0,4 - 1,2
5 - 19
10 - 25
0,6 - 1,9
0,3 - 0,9
2 - 19
11 -17
0,6 - 1,8
0,3 - 0,9
0,5 - 16
11 - 30
1,4
0,8
1 - 10
13
1,5
0,9
0,5 - 5
7
1,1
0,6
6 - 15
7,5
de água
24h (%) *
* Absorção de água em massa dos agregados após 24 horas de imersão.
Fonte: Rossignolo, (2003)
Como é possível inferir, a grande maioria dos agregados leves comercializados no
mundo possui o forno rotativo como processo de fabricação, o que se justifica pelas
inúmeras vantagens desse processo, relacionados às características positivas que ele
confere aos agregados leves quando comparadas ao processo de sinterização, como por
exemplo, o revestimento vítreo e a baixa permeabilidade. Ainda relacionado a essa última
característica, os agregados nacionais de argila expandida possuem menores índices de
absorção de água comparados ao de mesmo tipo de agregado produzido pelo mesmo
36
processo de fabricação em outros países, o que caracteriza a qualidade do produto
nacional.
37
3.
CARACTERIZAÇÃO DOS
AGREGADOS
3.1
Amostra de Argila Expandida
3.1.1 Granulometria
As amostras de argila expandida foram adquiridas na cidade de São Carlos e
levadas ao Laboratório de Materiais e Componentes (LMC) da UFSCar onde foram
submetidas a ensaios granulométricos segundo a NBR 7211 (2009), e a ensaios de massa
unitária, de acordo com a NBR NM 45 (2006).
Figura 3.1 – Amostra de argila expandida.
Fonte: Própria do autor (2012)
Previamente à realização dos ensaios, as amostras de argila foram secas em estufa
por um período aproximado de 24 horas à temperatura de 105 °C ± 5 °C.
Para a realização dos ensaios granulométricos, estimou-se primeiramente a
dimensão máxima nominal do agregado de argila expandida através de uma simples
medição das partículas. A partir do valor encontrado, 25 mm nesse caso, foi possível
determinar a série de peneiras, pré-estipulada por norma, a ser utilizada no ensaio.
Posteriormente, os agregados de argila foram peneirados por 10 minutos no
peneirador automático com a seguinte série de peneiras de malha quadrada: 25 mm,
38
19 mm, 12 mm, 9,5 mm, 6,3 mm, 4,75 mm. Após o peneiramento foram pesadas as porções
retidas e calculadas as porcentagens retidas acumuladas, módulo de finura e dimensão
máxima característica dos agregados.
3.1.2 Massa Unitária
Os procedimentos realizados para a determinação da massa unitária no estado solto
e compactado do agregado de argila expandida foram os especificados na NBR NM 45.
Primeiramente o recipiente utilizado na realização do ensaio foi pesado vazio para
que fosse obtido o valor da tara. Em seguida, o mesmo foi preenchido com água à
temperatura ambiente e foram determinadas a massa e a temperatura da água através de
um termômetro comum. Os valores obtidos encontram-se dispostos na Tabela 3.1.
Tabela 3.1 – Valores de massa do recipiente e da água.
Tara (kg)
2,4211
Tara + água (kg)
5,3700
Massa de água (kg)
2,9489
Fonte: Própria do autor (2012)
Posteriormente determinou-se a massa específica da água em função de sua
temperatura, de acordo com a Tabela 3.2.
Tabela 3.2 – Relação temperatura/densidade da água
Temperatura Massa específica
(°C)
(kg/m³)
21,10
997,97
23,00
997,54
Fonte: ABNT NBR NM 45 (2006)
Para o valor de temperatura medida, de 22 °C, e, interpolando os valores dispostos
na Tabela 3.2, o valor de massa específica encontrado para água utilizada foi de 997,77
kg/m³.
Dessa forma, o volume do recipiente pode ser determinado pela seguinte equação:
=
á
í
á
(3.1)
39
=
2,9489
= 2,9955!10#$ ³ = 2,9955&
997,977
Esse método permite a determinação do volume do recipiente de uma forma mais
precisa, o que reflete de forma positiva nos resultados dos ensaios de massa unitária dos
agregados em geral.
3.2
Agregados Tradicionais
Os ensaios granulométricos dos agregados foram realizados segundo a NBR 248
(2003).
3.2.1 Areia Natural
A amostra de areia foi seca em estufa por 24 horas à temperatura de 100 °C.
Posteriormente as amostras foram peneiradas por 10 minutos no peneirador automático
com a seguinte série de peneiras de malha quadrada: 6,3 mm, 4,8 mm, 2,4 mm, 1,2 mm,
0,6 mm, 0,3 mm e 0,15 mm. Após o peneiramento foram pesadas as porções retidas e
calculadas as porcentagens retidas acumuladas, módulo de finura e a dimensão máxima
característica do agregado.
3.2.2 Brita Basáltica
As amostras de brita basáltica foram peneiradas por 10 minutos no peneirador
automático específico para agregados graúdos com a seguinte série de peneiras de malha
quadrada: 37,5 mm, 25 mm, 19 mm, 12,5 mm, 9,5 mm, 6,3 mm e 4,8 mm. Após o
peneiramento, foram pesadas as porções retidas e calculadas as porcentagens retidas
acumuladas, o módulo de finura e a dimensão máxima característica.
40
4.
MOLDAGEM E ANÁLISE
DOS CORPOS DE PROVA
4.1
Procedimentos e etapas para a moldagem
Na confecção dos corpos de prova foi utilizado o cimento CP II E 32 (cimento
Portland composto com escória). Esse tipo de cimento é composto por escórias granulares
de alto forno que possuem menor velocidade de hidratação em relação ao clínquer. Tal
característica resulta em um menor desenvolvimento inicial de resistência, mesmo quando
aplicado nas mesmas condições dos outros tipos de cimento. A evolução média da
resistência dos principais tipos de cimento está ilustrada na Figura 4.1.
Figura 4.1 – Evolução média de resistência à compressão dos distintos tipos de
cimento Portland
Fonte: ABCP (2003)
Apesar das escórias granuladas de alto-forno apresentarem, em mesmas condições,
um menor desenvolvimento inicial de resistência, em todas as idades os limites mínimos de
resistência estabelecidos pelas normas técnicas da ABNT são superados.
Foram moldados dois tipos de traço, um contendo agregado de argila expandida, que
será denominado CA, e um traço referência, contendo agregados tradicionais, denominado
CR, ambos com o mesmo teor de argamassa. A determinação do traço contendo argila
41
expandida não foi feita por meio de um estudo de dosagem e sim, extraído da própria
literatura estudada, mais precisamente de Maycá et. al (2008). Para o traço referência foi
mantida a mesma proporção em massa de materiais, e substituiu-se o agregado de argila
expandida pela pedra britada. Obteve-se um consumo de cimento de aproximado de 420
kg/m³ para o concreto tradicional e de 326 kg/m³ para o concreto leve. A Tabela 4.1
apresenta as dosagens finais dos concretos.
Tabela 4.1 - Dosagens finais dos concretos
COMPOSIÇÃO DO TRAÇO DE CONCRETO (EM MASSA)
Tipo de
cimento
Nome da
série
Cimento
Areia
Brita
Argila
expandida
Fator
a/c
Consumo de
cimento (kg/m³)
CP II E 32
CP II E 32
CR
CA
1
1
3
3
0,8
-
0,8
0,52
0,59
420
326
Fonte: Própria do autor (2012)
A relação água/cimento do traço contendo o agregado leve é maior em ralação ao
traço referência devido ao fato deste tipo de agregado absorver, de acordo com METHA &
MONTEIRO (1994), de 10 a 20% da água de amassamento.
A mistura dos materiais foi realizada por uma betoneira com capacidade de 320 dm³.
Para a homogeneização do concreto adicionou-se primeiramente na betoneira todo o
agregado graúdo (brita ou argila expandida), todo o agregado miúdo (areia) e cerca de 80%
da água. Os materiais foram misturados por aproximadamente 2,5 minutos. Posteriormente
foi adicionado à mistura todo o cimento e o restante da água para que os materiais fossem
misturados por 2,5 minutos adicionais (Figura 4.2).
Figura 4.2 – Mistura dos materiais na betoneira
Fonte: Própria do autor (2012)
42
Vale ressaltar que o agregado de argila expandida foi submerso por 24 horas antes
de ser utilizado na moldagem do concreto, como ilustra a Figura 4.3. Uma vez que a perda
de abatimento pode se tornar um problema sério, quando o agregado continua a absorver
uma quantidade considerável de água após a mistura, misturar o agregado em condição
úmida é uma forma de controle (MEHTA & MONTEIRO, 1994).
Figura 4.3 – Argila expandida submersa
Fonte: Própria do autor (2012)
Com a mistura devidamente preparada, foi realizado o slump test para avaliar a
consistência do concreto no estado fresco. O tronco de cone foi preenchido de concreto em
três camadas, aplicando-se 25 golpes com um bastão metálico em cada camada para
adensamento (Figura 4.4).
Figura 4.4 – Verificação do abatimento de tronco de cone (slump test)
Fonte: Própria do autor (2012)
43
De uma forma geral, o lançamento, compactação e acabamento de concretos leves
requerem esforço relativamente menor. Dessa forma, abatimentos de 50 a 70 mm podem
ser suficientes para obter uma trabalhabilidade similar à de um concreto usual com
abatimentos de 100 a 125 mm (Metha & Monteiro, 1994).
A moldagem dos concretos foi balizada na NBR 5738 (1994). Foram utilizados
corpos de prova plásticos com dimensões 10 cm x 20 cm, referentes ao diâmetro e altura,
respectivamente. Antes de serem preenchidos com concreto, os moldes foram untados com
óleo para facilitar a desmoldagem. Para adensamento do concreto utilizou-se um vibrador
mecânico tipo agulha (Figura 4.5).
Figura 4.5 – Adensamento dos corpos de prova
Fonte: Própria do autor (2012)
Após a colocação do concreto, os corpos de prova foram tampados para impedir a
perda de água para o ambiente e permaneceram guardados por 24 horas. Depois desse
período, os corpos de prova foram desmoldados e levados para a câmara úmida (cura
úmida), onde permaneceram por 28 dias à temperatura de 23 ± 2 °C e umidade de 95% ±
5% (Figura 4.6).
44
Figura 4.6 – Cura úmida dos corpos de prova
Fonte: Própria do autor (2012)
4.2
Determinação da porosidade e massa específica
A porosidade dos concretos foi determinada a partir do índice de vazios, segundo as
recomendações da NBR 9778 (2005). Foi moldado um corpo de prova para cada tipo de
traço.
Primeiramente os corpos de prova foram secos em estufa à temperatura de 105 ± 5
°C por aproximadamente 72 horas até a constância da massa.
Após esse procedimento, os corpos de prova foram imersos em água até a
saturação. Em seguida determinou-se a massa saturada e a massa imersa ou hidrostática
dos concretos (Figura 4.7).
Figura 4.7 – Determinação da massa hidrostática dos corpos de provas
Fonte: Própria do autor (2012)
45
O teor de ar incorporado foi obtido a partir da relação entre os volumes de poros
permeáveis e o volume total, sendo calculado pela expressão:
í
' (
=
−
−
∗ 100(4.1)
Os dados coletados nesse ensaio também permitiu a determinação da massa
específica dos concretos, em kg/m³, determinada a partir da expressão:
í
=
−
∗ 1000(4.2)
46
5.
ENSAIOS MECÂNICOS
Para manter a homogeneidade das amostras foi utilizado o mesmo teor de
argamassa tanto nas amostras moldadas com a argila expandida como nas amostras
referência (Tabela 5.1).
Tabela 5.1 – Valores de abatimento e teor de argamassa das amostras
Tipo de
Cimento
CP II E 32
Abatimento
Teor de
(mm)
Argamassa
CR
48
83,33%
CA
209
83,33%
Traços
Fonte: Própria do autor (2012)
Cabe ressaltar que houve flutuação do agregado graúdo de argila expandida no
momento da vibração. Tal fenômeno é o inverso do que ocorre com o concreto tradicional,
onde a segregação resulta em um excesso de argamassa na superfície. Essa falta de
argamassa na superfície, normalmente ocasiona problemas de acabamento em concretos
leves e é comumente devida à ocorrência de abatimentos muito altos. A Figura 5.1 ilustra
esse fenômeno.
Figura 5.1 – Flutuação do agregado de argila expandida
Fonte: Própria do autor (2012)
47
Desta forma, as amostras moldadas com agregado leve tiveram de ser adensadas
manualmente em duas camadas com 15 golpes por camada de acordo com o determinado
na NBR 5738 (2004).
A regularização da superfície de todos os exemplares foi realizada por meio de uma
retífica (Figura 5.2). Este procedimento é essencial para a obtenção de valores de
resistência de maior confiabilidade, pois evita a ocorrência de concentração de tensões.
Figura 5.2 – Retificação dos corpos de prova
Fonte: Própria do autor (2012)
Para os ensaios de resistência à compressão axial foram moldados dois corpos de
prova para cada tipo de traço, e, para os ensaios de tração por compressão diametral foi
moldado apenas um exemplar para cada traço.
Os corpos de prova foram submetidos à ruptura por compressão axial na idade de 28
dias, de acordo com a NBR 5739 (2007), em prensa servo-mecânica (Figura 5.3).
Figura 5.3 – Ensaio de resistência à compressão simples
Fonte: Própria do autor (2012)
48
Juntamente aos ensaios de resistência á compressão simples, foram realizados
ensaios de tração por compressão diametral, como ilustra a Figura 5.4.
Figura 5.4 – Ensaio de tração por compressão diametral
Fonte: Própria do autor (2012)
49
6.
RESULTADOS E
DISCUSSÕES
6.1
Análise dos agregados
6.1.1 Argila expandida
As amostras de argila expandida foram analisadas de acordo com a sua
granulometria e massa unitária.
A Tabela 6.1 mostra a composição granulométrica da argila expandida.
Tabela 6.1 - Análise granulométrica da argila expandida
Peneiras
Massa
Massa Retida
% Retida
(mm)
Retida (kg)
Acumulada (kg)
Acumulada
25
0,000
0,000
0,00
19
0,473
0,473
15,75
12,5
2,359
2,831
94,37
9,5
0,089
2,920
97,33
6,3
0,008
2,928
97,58
4,75
0,002
2,929
97,63
Fundo
0,048
2,977
99,22
DMC
MF
(1)
(2)
19 mm
2,10 mm
(1) DMC – Dimensão máxima característica (Dmáx).
(2) MF – Módulo de finura.
Fonte: Própria do autor (2012)
Os valores das porcentagens retidas acumuladas em cada uma das peneiras foram
dispostos junto aos seus respectivos intervalos de valores admitidos na NBR 7211(2009)
para cada uma das peneiras Tabela 6.2. A Figura 6.1 ilustra a curva granulométrica da argila
expandida em comparação aos limites estabelecidos pela norma anteriormente citada.
50
Tabela 6.2 – Limites granulométricos
Porcentagem, em massa, retida acumulada
Zona Granulométrica d/D
Peneiras
(mm)
9,5/25
% Retida
a
Acumulada
19/31,5
Argila
Inferior
Superior
Inferior
Superior
31,5
-
-
0
5
0,00
25
0
5
5
25
0,00
19
2
15
65
95
15,75
12,5
40
65
92
100
94,37
9,5
80
100
95
100
97,33
6,3
92
100
-
-
97,58
4,75
95
100
-
-
97,63
Fundo
99,22
Fonte: Própria do autor.
Figura 6.1 - Curva granulométrica da argila expandida
% Retida Acumulada
100
80
Zona Granulométrica
9,5/25
60
Zona Granulométrica
19/31,5
40
Argila expandida
20
0
31,5
25
19
12,5
9,5
6,3
Abertura das peneiras (mm)
4,75
Fundo
Fonte: Própria do autor (2012)
Os resultados obtidos na análise granulométrica da argila expandida permitem
concluir que o mesmo não se encontra em uma zona granulométrica bem definida, ou seja,
grande parte do agregado leve encontra-se entre a zona granulométrica 9,5/25 e a zona
granulométrica 19/31,5 estabelecidas pela NBR 7211 (2009), onde cada par de valores
51
representa em milímetros a menor e a maior dimensão do agregado, respectivamente, o que
define a zona granulométrica. Os resultados do ensaio ainda demonstraram uma dimensão
máxima característica de 19 mm, enquanto o módulo de finura médio foi de 2,10 mm.
O ensaio de determinação da massa unitária no estado solto consistiu em preencher
totalmente o recipiente com a argila expandida e depois promover o nivelamento de sua
borda.
Já o ensaio de massa unitária no estado compactado foi realizado de acordo com o
método A, descrito na NBR NM 48. Nesse caso o recipiente já com seu volume determinado
previamente foi preenchido mediante a compactação sequencial, por meio de uma haste, de
três camadas do agregado, cada uma com cerca de um terço do volume do recipiente
Figura 6.2.
Figura 6.2 - Ensaio de massa unitária no estado compactado
Fonte: Própria do autor (2012)
Tomou-se a precaução de não tocar o fundo do recipiente na compactação da
primeira camada nem das camadas anteriores na compactação da segunda e da terceira
camada. Os valores obtidos nos ensaios encontram-se na Tabela 6.3.
Tabela 6.3 - Massa unitária no estado solto em compactado
Estado
Agregado +
tara
Tara (kg)
Massa de
Volume do
agregado (kg)
recipiente (m³) *+,#-
Massa
unitária
(kg/m³)
Solto
3,8615
2,4211
1,4404
2,9955
481
Compactado
3,9345
2,4211
1,5134
2,9955
505
Fonte: Própria do autor (2012)
52
Os valores de massa unitária da argila expandida obtidos em laboratório, quando
comparados aos limites de densidade especificados nas diversas literaturas estudadas
permitem afirmar que o agregado pode ser classificado, como de fato, um agregado leve.
6.1.2 Areia natural
A Tabela 6.4 mostra a composição granulométrica e a Figura 6.3 a curva
granulométrica da areia natural em comparação aos limites estabelecidos pela NBR 7211
(2009).
Tabela 6.4 – Análise granulométrica da areia natural (NM 248)
% Retida Acumulada
Peneiras
Ensaio Ensaio Ensaio
(mm)
1
2
3
6,30
4,15
4,12
3,92
4,80
5,48
6,36
5,67
2,40
9,53
10,48
10,10
1,20
23,94
18,23
19,64
0,60
40,09
36,51
40,22
0,30
65,17
63,25
66,32
0,15
88,58
96,21
96,39
Fundo
99,95
99,99
99,98
DMC
MF
(1)
(2)
4,8 mm
4,8 mm
2,37
2,35
Média
4,06
5,84
10,04
20,60
38,94
64,92
93,73
99,97
4,8 mm 4,8 mm
2,42
2,38
(1) DMC – Dimensão máxima característica
(2) MF – Módulo de finura
Fonte: Própria do autor (2012)
53
Figura 6.3 – Curva granulométrica da areia natural
% Retida Acumulada
100
80
60
Limites Zona Utilizável
Limites Zona Ótima
40
Areia Natural
20
0
6,3
4,8
2,4
1,2
0,6
0,3
Abertura das peneiras
0,15
Fundo
Fonte: Própria do autor (2012)
Através da análise granulométrica da areia natural é possível concluir que a mesma
atende às especificações pré-estabelecidas pela NBR 7211 (2009), pois sua curva está
localizada, praticamente em sua totalidade, dentro dos limites da zona ótima.
O módulo de finura, que é resultado da soma das porcentagens retidas acumuladas
em massa do agregado nas peneiras de série normal dividida por 100, foi de 2,38, ou seja, o
agregado miúdo encontra-se na zona ótima, a qual possui módulo de finura que varia de
2,20 a 2,90, de acordo com a NOTA 1 da NBR 7211 (2009).
6.1.3 Brita basáltica
A composição granulométrica do agregado graúdo e a sua classificação de acordo
com os limites estabelecidos pela NBR 7211 (2009) encontram-se na Tabela 6.5 e na curva
granulométrica na Figura 6.4, respectivamente.
54
Tabela 6.5 – Análise granulométrica do agregado graúdo
% Retida Acumulada
Peneiras
(mm)
Ensaio 1
Ensaio 2
Ensaio 3
Média
37,5
0,0
0,0
0,0
0,0
25
0,0
0,0
0,0
0,0
19
0,0
0,0
0,0
0,0
12,5
10,6
8,8
10,4
9,9
9,5
57,0
51,7
56,5
55,1
6,3
90,2
87,3
89,0
88,8
4,8
96,1
92,7
94,4
94,4
Fundo
99,9
99,9
99,4
99,8
19 mm
19 mm
19 mm
19 mm
1,53
1,44
1,51
1,49
DMC
MF
1
2
(1) DMC – Dimensão máxima característica
(2) MF – Módulo de finura
Fonte: Própria do autor (2012)
Figura 6.4 – Curva granulométrica da brita basáltica
% Retida Acumulada
100
80
Zona Granulométrica
4,75/12,5
60
Zona Granulométrica
9,5/25
40
Brita Utilizada
20
0
37,5
25
19
12,5
9,5
6,3
Abertura das peneiras (mm)
4,8
Fundo
Fonte: Própria do autor (2012)
Através dos resultados obtidos na análise granulométrica da brita basáltica é
possível concluir que tal agregado encontra-se entre as zonas granulométricas 4,75/12,5 e
9,5/25 estabelecidas pela NBR 7211 (2009), onde cada par de valores (4,75/12,5 e 9,5/25)
55
representa em milímetros a menor e a maior dimensão do agregado, respectivamente, o que
define a zona granulométrica.
O agregado ainda apresentou módulo de finura médio de 1,49 mm e dimensão
máxima característica, assim como a argila expandida, de 19 mm.
6.2
Análise dos ensaios mecânicos
A análise dos ensaios mecânicos para ambos os traços de concreto, tradicional e
leve, foi realizada somente para a idade de 28 dias. Os valores referentes ao ensaio de
compressão axial dos corpos de prova de concreto estão apresentados na Tabela 6.6.
Tabela 6.6 – Resistência à compressão dos concretos
Idade (dias)
28
CP II E 32
CR (MPa)
CA (MPa)
34,2
17,8
Fonte: Própria do autor (2012)
É possível observar que o concreto moldado com os agregados tradicionais
apresenta valores de resistência cerca de 92% superiores ao traço moldado com o
agregado leve de argila expandida aos 28 dias, ou seja, aproximadamente o dobro da
resistência mecânica. A Figura 6.5 ilustra os valores de resistência à compressão dos
concretos.
Figura 6.5 – Valores de resistência à compressão
Resistência à compressão (MPa)
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
CR
CA
Traços dos concretos
Fonte: Própria do autor (2012)
56
Após o ensaio verificou-se que os corpos de prova moldados com os agregados
tradicionais apresentaram ruptura do tipo cônica cisalhada, enquanto os moldados com a
argila expandida apresentaram ruptura cônica e bipartida (NBR 5738, 2007) mostrando
homogeneidade das misturas e eficiente adensamento e cura dos corpos de prova (Figura
6.6).
Figura 6.6 – Detalhe de ruptura tipo cônica
Fonte: Própria do autor (2012)
Os resultados obtidos no ensaio de tração por compressão diametral, embora de
menor relevância quando comparados aos valores médios obtidos nos ensaios de
compressão, encontram-se dispostos na Tabela 6.7 para efeito comparativo.
Tabela 6.7 – Resistência à tração dos concretos
CP II E 32
Idade (dias)
28
Fonte: Própria do autor (2012)
CR (MPa)
CA (MPa)
3,16
1,92
57
A Figura 6.7 ilustra os valores de resistência à tração dos concretos.
Figura 6.7 – Valores de resistência à tração
Resistência à tração (MPa)
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
CR
CA
Traços dos concretos
Fonte: Própria do autor (2012)
6.3
Massa específica dos concretos
Além dos ensaios de resistência, também foi verificado o índice de vazios dos
concretos. Esses resultados, bem como o índice de absorção e a massa específica de cada
amostra de concreto estão apresentados na Tabela 6.8.
Tabela 6.8 – Resultados de porosidade e massa específica dos concretos
Traço
Absorção
(%)
Índice de
vazios (%)
Massa
específica
(kg/m³)
CR
6,30
14,10
2235
CA
9,40
15,50
1642
Fonte: Própria do autor (2012)
A partir dos resultados obtidos no ensaio de absorção foi possível notar que o
concreto moldado com o agregado tradicional apresentou uma alteração considerável nessa
medida, sendo possível verificar um aumento de aproximadamente 36% na massa
específica desse concreto com relação ao concreto leve.
58
Nos ensaios de índices de vazios os resultados permaneceram praticamente
constantes. Mesmo assim, notou-se que o traço moldado com o agregado leve apresenta
um maior índice de ar incorporado, cerca 10% de superior ao traço referência.
Quanto aos valores de massa específica, assim como esperado, os concretos
analisados apresentaram expressivas variações. Enquanto o concreto usual apresentou
massa específica de 2235 kg/m³ o concreto de agregados leves não ultrapassou 1650
kg/m³. Essa diferença, expressa em outros números, indica que o concreto tradicional
apresentou valores de massa específica cerca de 36% superiores ao concreto leve.
Considerando a ampla variação que a massa específica dos concretos leves pode
apresentar, Metha & Monteiro (1994) estabelecem uma correlação entre essa medida e os
valores mínimos exigidos de resistência aos 28 dias de idade (Tabela 6.9).
Tabela 6.9 – Exigências para concreto estrutural leve
Massa específica
seca ao ar máx.
aos 28 dias (kg/m³)
Resistência à tração por
compressão diametral
mín. aos 28 dias (MPa)
Resistência à
compressão mín.
aos 28 dias (MPa)
Todos os agregados leves
1760
2,2
28
1680
2,1
21
1600
2,0
17
Combinação de areia natural com agregado leve
1840
2,3
28
1760
2,1
21
1680
2,1
17
Fonte: Metha & Monteiro (1994)
A análise dos dados permite afirmar que a massa específica dos concretos leves
exerce grande influência nos valores de resistência à compressão aos 28 dias de idade.
Todavia, os valores de resistência à tração na mesma idade de ensaio não sofrem
alterações significativas.
A Tabela 6.10 mostra o comparativo entre os valores obtidos através dos ensaios
laboratoriais e os valores mínimos exigíveis disponíveis na literatura pesquisada.
59
Tabela 6.10 - Correlação massa específica / resistência dos concretos leves
Fonte dos dados
Massa
específica seca
ao ar máx. aos
28 dias (kg/m³)
Metha & Monteiro
Experimental
Resistência à tração
por compressão
diametral mín. aos
28 dias (MPa)
Resistência à
compressão
mín. aos 28
dias (MPa)
Combinação de areia natural com agregado leve
1680
2,10
17,00
1642
1,92
17,80
Fonte: Própria do autor (2012)
Embora a massa específica das amostras ensaiadas seja inferior ao máximo
estipulado, os valores de resistência à compressão obtidos em laboratório são ligeiramente
superiores aos disponíveis na literatura, 5% aproximadamente. O valor de resistência à
tração apresentou também, pouca discrepância em comparação ao disponível na
bibliografia, com um valor cerca de 9% inferior.
Uma vez que o AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (ACI) classifica os concretos
leves estruturais como sendo aqueles com massa específica entre 1350 kg/m³ e 1900 kg/m³
e resistência à compressão mínima aos 28 dias de 17 MPa, o concreto estudado encontrase em total conformidade com tal classificação.
Além da correlação com a massa específica, a literatura estudada dispõe de uma
correlação entre os valores de resistência à compressão axial e o consumo de cimento dos
concretos leves. O comparativo entre esses valores e os obtidos experimentalmente
encontram-se na Tabela 6.11.
Tabela 6.11 – Correlação consumo de cimento / resistência dos concretos leves
Fonte dos dados
Resistência à
compressão
(MPa)
Consumo
máximo de
cimento
(kg/m³)
Agregado leve e areia natural
Metha & Monteiro
Experimental
17,24
17,80
305
326
Fonte: Própria do autor (2012)
De forma semelhante ao ocorrido na correlação com a massa específica, o valor de
resistência à compressão associado ao consumo de cimento também apresentou valores
muito semelhantes aos disponíveis na literatura. Embora o consumo de cimento do concreto
moldado tenha sido 21 kg/m³ superior (6,9%), o valor de resistência à compressão se
demostrou superior ao da literatura em aproximadamente 3,25%.
60
6.4
Custo comparativo entre o concreto tradicional e o concreto leve
O comparativo de custos entre o concreto usual e o concreto moldado com
agregados leves foi obtido por meio dos consumos dos materiais e de mão de obra,
disponíveis na TCPO 13, e dos preços médios pesquisados (até o período 30/12/2012) de
cada componente, disponíveis no endereço eletrônico da PINI.
A Tabela 6.12 e a Tabela 6.13 trazem os custos parciais de cada componente, bem
como o custo total por metro cúbico de ambos os concretos para as resistências à
compressão aos 28 dias de idade (fck) de 20 e 25 MPa.
Tabela 6.12 – Custo total por m³ do concreto tradicional virado em obra
CONSUMOS
COMPONENETES
UNID.
Resistência à
compressão (fck)
PREÇO/m³
PREÇO/UNID. PREÇO/m³
(R$/UNID.)
(fck=20MPa) (fck=25MPa)
20
25
h
6,00
6,00
4,45
26,70
26,70
Areia lavada tipo média
m³
0,864
0,828
101,68
87,85
84,19
Pedra britada tipo 1
m³
0,836
0,836
88,10
73,65
73,65
Cimento Portland CP II E
32 (resistência; 32 MPa)
kg
322,00
367,00
0,43
138,46
157,81
kW.h
0,459
0,459
0,479
0,22
0,22
326,88
342,57
Servente
Betoneira elétrica,
potência 2 HP (1,5KW)
CUSTO TOTAL (R$)
Os valores obtidos para o custo total do concreto usual apresentaram, como previsto,
uma ligeira divergência. Enquanto o concreto com resistência de 20 Mpa apresentou custo
total de R$ 326,88/m³, no concreto com resistência de 25 MPa o custo total foi de
R$ 342,57/m³, o que caracteriza um aumento aproximado de 4,80%. Porém, ao analisar-se
a relação custo/MPa, o concreto de 25 MPa mostrou mais vantajoso, pois o custo/m³.MPa
desse concreto foi de R$ 13,7028/ m³.MPa, enquanto no concreto de 20 MPa esse mesmo
custo foi de R$ 16,3440/m³.MPa (aumento aproximado de 19,30%).
61
Tabela 6.13 – Custo total por m³ do concreto leve
CONSUMOS
COMPONENETES
UNID.
Resistência à
PREÇO/UNID. PREÇO/m³
PREÇO/m³
compressão (fck)
(R$/UNID.)
(fck=20MPa) (fck=25MPa)
20
25
h
6,00
6,00
4,45
26,70
26,70
Argila expandida
granulometria 1506
m³
0,253
0,253
199,50
50,47
50,47
Argila expandida
granulometria 2215
m³
0,759
0,759
239,01
181,41
181,41
Areia lavada tipo média
m³
0,728
0,685
101,68
74,02
69,65
Cimento Portland CP II E
32 (resistência; 32 MPa)
kg
320,00
373,00
0,43
137,60
160,39
kW.h
0,459
0,459
0,479
0,22
0,22
470,42
488,84
Servente
Betoneira elétrica,
potência 2 HP (1,5KW)
CUSTO TOTAL (R$)
A mesma análise de custos foi realizada para o concreto composto de agregados
leves. Obteve-se um custo total de R$ 470,42/m³ para o concreto com resistência de
20 MPa, enquanto para o concreto de 25 MPa o custo total obtido foi de R$ 488,84/m³. De
forma semelhante ao ocorrido no concreto tradicional, ao analisar-se o custo por MPa, o
concreto com fck de 25 MPa traz mais vantagens, pois o valor obtido foi de
R$ 19,5536/m³.MPa, enquanto o concreto com resistência de 20 MPa apresentou o custo de
R$ 23,5210/m³.MPa (aumento aproximado de 20,30%). A traz o comparativo de custo/MPa
do concreto leve e do concreto tradicional.
Tabela 6.14 – Comparativo de custo/MPa dos concretos analisados
CUSTO/m³
CUSTO/m³.MPa
TIPO DE CONCRETO
20 MPa
25 MPa
20 MPa
25 MPa
CONCRETO LEVE
470,42
488,84
23,52
19,55
CONCRETO
TRADICIONAL
326,88
342,57
16,34
13,70
Além do preço mais elevado dos agregados leves em relação à brita, o maior
consumo de cimento/m³ faz com que o preço do concreto leve seja mais elevado em
comparação ao concreto tradicional. Para o concreto tradicional de 20 MPa o custo total
aproximado foi de R$ 16,34/m³.MPa, enquanto para o concreto leve de mesma resistência
62
esse custo foi de R$ 23,52/m³.MPa (aumento de 43,94%). Já para o concreto tradicional
com resistência de 25 MPa o custo encontrado foi de R$ 13,70/m³.MPa, enquanto no
concreto leve de mesma resistência o custo total levantado foi de R$ 19,55/m³.MPa
(aumento de 42,70%).
Cabe ressaltar que os custos totais levantados podem sofrer alterações devido às
variações regionais de preços dos materiais, devido a alterações nos preços dos materiais
ao longo do tempo ou ainda devido a modificações na proporção de materiais para cada tipo
de concreto (traço).
63
7.
CONCLUSÕES
Por meio da análise das curvas granulométricas da argila expandida e da brita
basáltica, foi possível afirmar, de uma forma geral, que tais agregados não se enquadram
em uma zona granulométrica específica, o que de forma alguma descarta a possibilidade
dos mesmos serem utilizados. Tais resultados demonstram apenas que a faixa
granulométrica em que esses materiais se encontram está situada entre duas das faixas
granulométricas específicas da NBR 7211 (2009), sendo elas as zonas granulométricas
4,75/12,5 e a 9,5/25.
Os ensaios granulométricos associados ao ensaio de massa unitária do agregado de
argila expandida indicaram valores de 19 mm e 481 kg/m³ como sendo a dimensão máxima
caraterística e a massa unitária, respectivamente. Ao comparar-se esses valores com os
disponíveis na literatura e na própria página eletrônica da CINEXPAN para os diversos tipos
de argila, foi possível classificar o agregado leve utilizado como sendo do tipo 2215, que
possui dimensões entre 15 e 22 mm (equivalente à brita 1) e massa unitária de (500 ± 10%)
kg/m³.
Com relação aos processos de produção de agregados leves, em especial da argila
expandida, foi possível concluir que a utilização do forno rotativo apresenta inúmeras
vantagens em comparação ao processo de sinterização, pois agrega ao material
características físicas essenciais à eficiência e controle da aplicação desses agregados em
matrizes cimentícias. Como exemplos, podemos citar o formato arredondado regular do
agregado, que, diferentemente das partículas finas angulares presentes no material
sinterizado, não acarreta problemas de trabalhabilidade, bem como o revestimento externo
composto por uma camada vítrea que proporciona baixa permeabilidade, o que facilita a
elaboração da dosagem e minimiza problemas relacionados à retração causada pela
absorção de água pelo agregado.
A análise da interdependência entre os valores de massa específica e de resistência
do concreto leve ensaiado com os respectivos valores disponíveis na bibliografia estudada
permitem afirmar que as amostras atingiram os valores mínimos estipulados de resistência à
compressão axial, de 17,24 MPa. Todavia, o mesmo não foi verificado no valor de
resistência à tração, que, embora de pouca representatividade nas considerações de cálculo
estrutural, não deixa de ser um parâmetro comparativo importante desse estudo.
Da mesma forma, a correlação entre o consumo de cimento e a resistência à
compressão dos concretos leves aos 28 dias de idade, proposta por Metha & Monteiro
64
(1994), também se mostrou válida, uma vez que os valores obtidos experimentalmente
foram muito próximos dos dispostos na literatura.
Embora os valores de resistência à compressão do concreto leve estejam
comparativamente muito aquém dos alcançados pelo concreto tradicional (cerca de 50%), a
literatura demonstra, de uma forma geral, que o concreto leve analisado pode, e deve ser
considerado de característica estrutural (ACI 213R-87). Cabe ainda ressaltar que essa
classificação foi balizada na norma norte americana para concretos compostos por
agregados leves, pois não há uma norma brasileira que discorra sobre essa tecnologia.
Em termos comparativos, a NBR 6118 (2007), estabelece 20 MPa como o valor
mínimo de resistência à compressão aos 28 dias (fck) para estruturas de concreto
convencional, o que limitaria a aplicação do concreto leve estudado em elementos
estruturais. Todavia, o material possui potencial de aplicação em elementos destinados ao
isolamento térmico e acústico de ambientes, mas sem função estrutural.
Por ser individualmente mais caro que o concreto tradicional, o emprego do concreto
leve nas construções deve ser realizada por meio de um estudo preliminar de custos que
permita uma avaliação mais precisa com relação a real contribuição do material na redução
do custo total da edificação.
65
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