Concreto leve estrutural r$72 by Flávio Oliveira

CONCRETO ESTRUTURAL Produção, microestrutura

propriedades, e aplicações

JOÃO ADRIANO ROSSIGNOLO é Professor Associado do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP); Livre-Docente em Arquitetura, Urbanismo e Tecnologia (EESC-USP 2009); Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais (USP/LNEC-Lisboa, 2003); Mestre em Arquitetura, Urbanismo e Tecnologia (EESC-USP 1999) e Engenheiro Civil (EESC-USP 1993). O Professor Rossignolo possui mais de 80 artigos publicados em periódicos e anais de congressos, é pesquisador do CNPq (bolsista produtividade) e atua como revisor de diversos periódicos internacionais, como Cement and Concrete Research, Computers ACI Materials

& Concrete

Journal.

Atualmente está credenciando como orientador de mestrado e doutorado no Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo da EESC-USP, com atuação na área de construção civil, com ênfase em desenvolvimento de concretos especiais, microestrutura do concreto, análise de viabilidade do uso de resíduos na construção civil e avaliação de desempenho de edificações.

CONCRETO

LEVE ESTRUTURAL Produção, propriedades, microestrutura e aplicações

disponivel em:

www.1000livrosdeengenharia.blogspot.com.br

CONCRETO

LEVÉ ESTRUTU RAL

Produção>, propriedades, microestrutura e aplicações P r o f . Assoc. João Adriano Rossignolo Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. EESC-USP

PIN!

Concreto Leve Estrutural © COPYRIGHT EDITORA PINILTDA Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial deste volume, de qualquer forma ou por quaisquer meios, sem o consentimento expresso da editora.

Coordenação de Manuais Técnicos

Josiani Souza Revisão

Bete Abreu Diagramação

W/Design Editorial Este livro foi catalogado na Câmara Brasileira do Livro.

Dados Internacionais de Catalogação na publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Rossignolo, João Adriano Concreto leve estrutural: produção, propriedades, microesíruturo e oplicoções / João Adriono Rossignolo. - São P o u l o : Pini, 2 0 0 9 . ISBN 978-85-7266-220-8

1. Análise estrutural (Engenharia) 4. Projeto estruturol

2 . Engenharia de estruluras

3 . Estruturas de concreto leve

I. Título.

09-11004

CDD-624.1834

índices para catalogação sistemático: 1. Concreto leve e estrutural: Engenhario

624.1834

1= edição, 1 3 tirogem, dezembro/09

EDITORA PINI LTDA. Rua Anhaia, 9 6 4 -

0 1 1 3 0 - 9 0 0 - São Paulo - SP - Brasil

Telefone: (11) 2 1 7 3 - 2 3 0 0 Fax: (11) 2 1 7 3 - 2 3 2 7 www.piniweb.com - manuois@pini.com.br

Dedico este livro às duas mulheres da minha vida:

Vivian

Lara,

eterna e amada companheira, pela dedicação e pelo carinho incondicionais.

Catarina, nossa encantadora filha, que nos iluminou com sua alegria e é motivo de entusiasmo e paixão pela vida.

AGRADECIMENTOS

SUMÁRIO

Resumo

Prefácio

Capítulo

Introdução

Definições e especificações

Panorama histórico do concreto leve

Capítulo

A g r e g a d o leve

Processos de fabricação

Forma e textura superficial

Estrutura interna, resistência mecânica e módulo de deformação

Porosidade e absorção de água

Controle tecnológico

Argila expandida brasileira

Capítulo

D o s a g e m e produção do concreto leve

Dosagem e relação água/cimento efetiva

Mistura e teor de umidade dos agregados

Trabalhabilidade

Transporte, lançamento e adensamento

Procedimentos de cura

Capítulo

P r o p r i e d a d e s do concreto leve

Resistência à compressão e massa específica

Resistência à tração

Módulo de deformação e curva tensão-deformação

Retração por secagem

Propriedades térmicas

Durabilidade

Considerações sobre as propriedades dos concretos leves

Capítulo

M i c r o e s t r u t u r a do concreto leve

Zona de transição nos concretos convencionais

Zona de transição nos concretos com agregados leves

Zona de transição nos concretos com argila expandida brasileira

Capítulo

Aplicações do concreto leve

Aplicações pelo mundo Aplicações no Brasil

Referências Bibliográficas

91 91 113

137

RESUMO

Este livro sistematiza a produção científica do autor, compreendida entre 1 9 9 9 e 2 0 0 9 , sobre a temática de concretos leves estruturais. A modesta publicação nacional e os indicativos da alta viabilidade técnica e econômica dos concretos leves em alguns setores da construção civil motivaram o interesse do autor pelo melhor entendimento das modificações na dosagem, na produção, nas propriedades bem como na microestrutura do concreto com a substituição dos agregados convencionais por argila expandida. A contribuição esperada deste livro refere-se, dessa forma, ao melhor entendimento do desempenho das propriedades do concreto com agregados leves nacionais, visando sua correta utilização.

PREFÁCIO

A ampla utilização dos concretos leves estruturais deve-se, especialmente, aos benefícios promovidos pela diminuição da massa específica do concreto à estrutura, como a redução de esforços solicitantes, a economia com formas e cimbramento bem como a diminuição dos custos com transporte e montagem de edificações pré-fabricadas. Ocorre, porém, que além da redução da massa específica, a substituição dos agregados convencionais por agregados leves pode ocasionar alterações significativas no desempenho de outras propriedades do concreto estrutural, com destaque para a trabalhabilidade, a resistência mecânica, o módulo de deformação, a durabilidade, a estabilidade dimensional, a condutividade térmica e para a microestrutura da zona de transição pasta-agregado. Nesse sentido, este livro sintetiza os resultados de pesquisas desenvolvidas pelo autor nos últimos dez anos ( 1 9 9 9 - 2 0 0 9 ) , com o intuito de melhor compreender as alterações ocasionadas no desempenho das propriedades dos concretos estruturais com a utilização de agregado leve, em particular a argila expandida brasileira. Sob a temática do desenvolvimento de concretos leves estruturais, o autor coordenou quatro projetos de pesquisa que contaram com apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e da Fundação para o Incremento da Pesquisa e do Aperfeiçoamento Industrial (FIPAI).

O desenvolvimento desses projetos resultou na publicação de três capítulos de livros, 15 artigos em periódicos e 5 2 artigos em anais de congressos e em uma patente. Este livro

está dividido em seis capítulos interdependentes, conferindo

um caráter didático à temática "concreto leve estrutural". Introduzindo a temática de interesse, apresentam-se no primeiro capítulo as definições e a evolução do desenvolvimento do concreto leve estrutural. Avançando na discussão pretendida, no segundo capítulo, discutem-se a produção, as características e as propriedades dos agregados leves, com destaque para a argila expandida brasileira; no terceiro capítulo, apresentam-se as alterações promovidas por esse agregado na dosagem e na produção dos concretos. São analisadas as principais alterações promovidas pela argila expandida brasileira no processo de dosagem, na mistura, no transporte e na cura dos concretos. Adicionalmente, no terceiro capítulo aborda-se, ainda, a forma de definição da relação água/cimento efetiva em concretos com argila expandida. Dando seqüência, no quarto capítulo, avaliam-se os efeitos desse agregado nas propriedades dos concretos. São analisados, de forma comparativa, os resultados de estudos correlatos desenvolvidos em outros países com os obtidos pelo autor, utilizando concretos com argila expandida brasileira. Com isso foi possível propor alguns modelos teóricos para previsão do comportamento desse material no estado endurecido. N o quinto capítulo, apresentam-se os estudos referentes à microestrutura dos concretos com argila expandida, mais especificamente sobre a zona de transição pasta-agregado. Foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica de transmissão (MOT) para avaliar o efeito da argila expandida brasileira na espessura e na qualidade da zona de transição pasta-ag regado, de forma comparativa ao agregado convencional. Encerrando o livro, no sexto capítulo, discutem-se exemplos de aplicações dos concretos leves em diversos países, assim como no Brasil, com destaque para aplicações recentes em obras de destaque no cenário nacional.

INTRODUÇÃO /

O concreto de cimento Portland

é o material de construção mais

utilizado em todo o mundo. Isso se deve, ao menos em parte, ao fato de seus componentes serem produzidos, de modo relativamente fácil, a partir do emprego de matérias-primas locais, bem como pelo fato de o concreto ter uma aplicação versátil, adaptando-se facilmente às condições existentes. Desde a invenção do concreto moderno — com a patente do cimento Portland obtida em 1 8 2 4 por Joseph Aspdin — até o início da década de 1970, o concreto continuou sendo "simplesmente" uma mistura de agregados, cimento e água, sem ser alvo de grandes inovações que alterassem significativamente o desempenho de suas propriedades. Nas quatro últimas décadas, porém, houve uma grande evolução na tecnologia desse material, devido, essencialmente, ao aprimoramento de técnicas e equipamentos para o estudo do concreto, assim como ao uso de novos materiais. Dentre esses novos materiais destacam-se os aditivos redutores de água e as adições minerais pozolânicas, que possibilitaram melhorias significativas no desempenho das propriedades dos concretos relacionadas à resistência mecânica e à durabilidade. Dentre as novas técnicas de estudo dos concretos, destacam-se as técnicas de estudos microestruturais, que permitiram o conhecimento aprofundado da microestrutura da matriz de cimento e da zona de transição entre o agregado e a pasta de cimento.

Essas inovações na tecnologia dos concretos resultaram em um incremento da utilização dos concretos especiais, como os concretos leves. Pode-se afirmar que o peso das estruturas em concreto é elevado quando comparado às cargas aplicadas, especialmente em estruturas de grandes vãos, como as pontes e os edifícios de múltiplos pavimentos. Nesses casos, melhorias consideráveis no desempenho da estrutura em concreto armado podem ser geradas com a redução do peso total, por exemplo, com o uso de agregados leves. O concreto com agregados leves, ou concreto leve estrutural, apresenta-se como um material de construção consagrado em todo o mundo, com aplicação em diversas áreas da construção civil, como edificações pré-fabricadas, pontes e plataformas marítimas. A ampla utilização desse material é particularmente atribuída aos benefícios promovidos pela diminuição da massa específica do concreto, como a redução de esforços na estrutura das edificações, a economia com formas e cimbramento, bem como a diminuição dos custos com transporte e montagem de construções pré-fabricadas. Além da redução da massa específica, a substituição dos agregados convencionais por agregados leves pode ocasionar alterações significativas em outras importantes propriedades do concreto, com destaque para trabalhabilidade, resistência mecânica, módulo de deformação, durabilidade, estabilidade dimensional, condutividade térmica, resistência a altas temperaturas e espessura da zona da transição entre o agregado e a pasta de cimento. O conhecimento dessas modificações é fundamental para a correta aplicação desse material. Um aspecto importante a se considerar refere-se ao fato de os concretos leves apresentarem um aumento do consumo de energia para sua produção em relação aos concretos convencionais, para a mesma tensão de trabalho, em função da produção dos agregados leves em fornos rotativos. Deve-se ressaltar, porém, que a energia adicional utilizada na produção dos agregados pode ser facilmente compensada pela redução da massa específica do concreto, que, em casos particulares, favorece a redução da armadura, do volume total de concreto e da energia utilizada no transporte e no processo construtivo. Além disso, quando comparado ao concreto convencional, o concreto leve promove a redução do consumo de energia no condicionamento térmico das edificações quando utilizado nas vedações.

Com isso, este livro dedica-se ao melhor entendimento das modificações ocasionadas na dosagem, na produção, nas propriedades e na microestrutura do concreto de cimento Portland com a substituição dos agregados convencionais por agregados leves — mais especificamente, pela argila expandida brasileira.

1.1 Definições e especificações Os concretos leves caracterizam-se pela redução da massa específica em relação aos concretos convencionais, conseqüência da substituição de parte dos materiais sólidos por ar. Podem ser classificados em concreto com agregados leves, concreto celular e concreto sem finos (Figura 1). Neste livro, será abordado o concreto com agregados leves, por ser o que usualmente apresenta aplicação estrutural, motivo pelo qual também é conhecido como concreto leve estrutural.

F i g u r a 1. Concreto leve: a) com agregados leves; b) celular; e c) sem finos.

Os concretos leves estruturais são obtidos pela substituição total ou parcial dos agregados convencionais por agregados leves. De modo geral, são caracterizados por apresentar massa específica aparente abaixo de 2 0 0 0 kg/m3, conforme ilustrado na Tabela 1.

Referência

Massa específica aparente (kg/m 3 )

NM 35 (1995)

1680 < y <

ACI 213R-03 (2003)

1120 < y < 1920

EUROCODE 2 (2007)

900 < y < 2000

NS 3473 E (1998)

1200 < y < 2 2 0 0

1840

CEB-FIP (1977)

y < 2000

RILEM (1975)

Y < 2000

T a b e l a 1. Valores de referência da massa específica dos concretos leves estruturais.

O ACI 213R-03 (2003) especifica que o concreto leve estrutural, além de apresentar o valor da massa específica nos limites apresentados na Tabela 1, deve apresentar resistência à compressão aos 2 8 dias acima de 17 MPa. A N M 3 5 (1995) apresenta valores mínimos de resistência à compressão em função dos valores de massa específica aparente, conforme verifica-se na Tabela 2. Valores intermediários de resistência ã compressão e de massa específica aparente correspondentes podem ser obtidos por interpolação. Além disso, esse documento normativo especifica que os agregados leves utilizados na produção dos concretos estruturais devem apresentar valores de massa unitária no estado seco e solto abaixo de 1 120 kg/m 3 , para agregados miúdos, e de 8 8 0 kg/m 3 , para agregados graúdos.

Resistência à compressão aos 2 8 dias (MPa) (Valores mínimos)

Massa específica aparente (kg/m 3 ) (Valores máximos)

1840

1760

1680

T a b e l a 2 . Valores correspondentes de resistência à compressão e massa específica para concreto leve estrutural. Fonte: N M 3 5 , 1995.

Além dos valores de massa específica aparente, outros parâmetros podem ser utilizados para classificar o concreto leve estrutural, como o Fator de Eficiência (FE), que relaciona o valor de resistência à compressão e de massa específica aparente do concreto (Equação 1).

F a t o r de eficiência = fc / y

(MPa.dm3/kg)

(1)

Em que: fc = resistência à compressão (MPa); y = massa específica aparente (kg/dm3).

De acordo com Spitzner (1994) e Armelin et al. (1994), é considerado concreto leve de alto desempenho um concreto com fator de eficiência acima de 25 MPa.dm 3 Ag. Esse valor limite foi obtido tendo como referência um concreto com agregados convencionais, com resistência à compressão de 6 0 MPa e massa específica de 2 4 0 0 kg/m3, classificado por Spitzner (1994) como de alta resistência. Assim, considera-se concreto leve de alto desempenho, por exemplo, um concreto com resistência à compressão de 30 MPa, desde que sua massa específica seja inferior a 1200 kg/m3.

1.2 Panorama

histórico do concreto leve

1 . 2 . 1 Resgate histórico A primeira indicação conhecida da aplicação dos concretos com agregados leves data de aproximadamente 1100 a.C., quando construtores pré-colombianos, originários da região da atual cidade de El Tajin, localizada no México, utilizaram uma mistura de pedra-pomes com um ligante à base de cinzas vulcânicas e cal para a construção de elementos estruturais. A despeito desses registros, as aplicações históricas mais conhecidas dos concretos com agregados leves foram construídas pelos romanos, durante a República Romana, o Império Romano e o Império Bizantino1, destacando-se, na Itália, o Porto de Cosa, a cobertura do Panteão e o Coliseu de Roma. Os romanos, com a

"República Romano": período compreendido entre 5 0 9 a.C. e 2 7 a.C.; "Império Romano": período entre 2 7 a.C. a 4 7 6 d.C.; e "Império Bizantino": período entre 4 7 6 d.C. e 1 4 5 3 d.C.

intenção de reduzir as cargas nas estruturas, utilizaram concretos que combinavam aglomerante à base de cal e rochas vulcânicas (ACI 213R-03, 2003). No Porto de Cosa (Figura 2), por exemplo, construído em 2 7 3 a.C., a 140 km de Roma, foi utilizado concreto com agregados leves de origem vulcânica na execução de quatro estruturas para atracação de embarcações. Por dois mil anos essas estruturas resistiram às ações da natureza, apresentando apenas sinais de abrasão na superfície, de forma que elas apenas deixaram de ser utilizadas em função do assoreamento do porto (McCann et a/., 1987). No Coliseu de Roma (Figura 3), anfiteatro para 5 0 mil espectadores construído entre os anos 75 e 80 a.C., também foi utilizado concreto com agregados leves — mais especificamente, na estrutura de fundação e em diversas paredes.

F i g u r a 2 . Porto de Cosa, Itália.

F i g u r a 3 . Coliseu de Roma.

Fonte: McCann etal., 1987.

Fonte: Shutterstock/David Peta

Outro exemplo é a cobertura do Panteão de Roma, cúpula abobadada com 4 4 m de diâmetro. Após ter sido destruída por um incêndio, o imperador Adriano decidiu, em 125 d.C., por sua reconstrução utilizando concreto com pedra-pomes. Visando melhorar seu desempenho estrutural, o projeto da nova cúpula apresentava algumas inovações, como valores variáveis de espessura e de massa específica do concreto (maiores na base e menores no topo), conforme Figura 4 (ACI 213R-03, 2003). A cúpula ainda hoje se encontra em perfeito estado de conservação. A aplicação de concreto leve pelos romanos também pode ser observada no símbolo religioso máximo do Império Romano do Oriente, a Catedral de Santa Sofia em Istambul (Figura 5). Construída durante o Império Bizantino pelo Impera-

F i g u r a 4 . Ilustração da seção transversal da cúpula do Panteão de Roma.2

dor Justiniano, no período compreendido entre 5 3 2 e 5 3 7 d.C., a catedral foi projetada pelo arquiteto Isidoro de Mileto e pelo matemático Antêmio de Traias (Chandra; Berntsson, 2002). Após a queda do Império Romano, o uso de concreto com agregados leves foi limitado até o início do século XX, quando se iniciou a produção de agregados leves artificiais.

F i g u r a 5 . Catedral de Santa Sofia em Istambul. Fonte: Shutíerstock/PavIeMarjanovic 2

Ilustração disponível em: http://pt.wikipedia.Org/wiki/Ficheiro:Pantheon.drowing.jpg. Acessado em setembro de 2 0 0 9 .

1 . 2 . 2 Século X X Stephen J. Hayde, um engenheiro fabricante de tijolos cerâmicos da cidade de Kansas, nos Estados Unidos, foi o inventor do processo para obtenção de agregados expandidos. Hayde observou em sua fábrica que quando a etapa de aquecimento nos fornos ocorria mais rápido que o usual, os tijolos se transformavam em elementos expandidos, deformados e extremamente leves. O fabricante observou que se reduzisse suas dimensões, esses "tijolos expandidos" poderiam ser usados como agregados para produzir concreto leve com propriedades mecânicas semelhantes às do concreto convencional. Depois de quase uma década de experimentação, em 1918, Hayde patenteaou o processo de obtenção de agregados leves pelo aquecimento em forno rotativo de pequenas partículas de xisto, de argila e de ardósia, denominados Hoydite (ACI 213R-03, 2003). As primeiras aplicações dos agregados leves artificiais produzidos por Hayde em concreto de cimento Portland ocorreram logo em seguida, em 1918, durante a Primeira Guerra Mundial, quando a American Emergency Fleet Building Corporation construiu embarcações com concreto leve. Um exemplo dessas embarcações é o USS Selmo (Figura 6), com 123,3 m de comprimento. Lançado ao mar em 1919 nos Estados Unidos, a estrutura dessa embarcação utilizou cerca de 2 0 0 0 m3 de concreto

F i g u r a 6 . lançamento da embarcação USS Selma 1919. Fonte: Holm, 1980.

leve com argila expandida, com valores de resistência à compressão aos 28 dias de 38,5 MPa e de massa específica de 1905 kg/m3 (Chandra; Berntsson, 2002). É digno de nota que, na mesma época, o valor usual de resistência à compressão dos concretos convencionais era de 15 MPa. Um estudo realizado por Holm e Bremner (1994) demonstrou o excelente estado de conversação da estrutura dessa embarcação após 7 0 anos de exposição ao ambiente marinho. Durante a Primeira Guerra Mundial, foram construídas 14 embarcações com estrutura em concreto leve. Já durante a Segunda Guerra Mundial, o uso desse material em embarcações foi mais intenso: foram construídos 4 8 8 navios com concreto leve, o que permitiu grande economia de chapas de aço. Simultaneamente às primeiras aplicações dos concretos com agregados leves artificiais em embarcações, iniciaram-se nos Estados Unidos as pesquisas para aplicação desse material na construção civil. A primeira aplicação estrutural de concreto leve (com agregados artificiais) em edificações ocorreu em 1922, no ginásio da Westport High School, na cidade de Kansas. A baixa capacidade de suporte do solo foi a motivação para o uso do concreto leve na estrutura para com isso reduzir os custos com a estrutura de fundação. Mesmo os agregados leves apresentando custo elevado em relação aos agregados convencionais, cerca de 150% na época, o uso desse material proporcionou a redução do custo geral da edificação (ESCSI, 1971). Já a primeira aplicação do concreto leve estrutural em edifícios de múltiplos pavimentos ocorreu em 1929, também na cidade de Kansas, na expansão do edifício de escritórios da Southwestern Bell Telephone Company (Figura 7). Esse edifício — construído inicialmente com 14 pavimentos, com estrutura em concreto convencional — foi projetado para receber mais oito pavimentos. No entanto, os projetistas verificaram que se fosse utilizado concreto leve na estrutura poderiam ser executados seis pavimentos adicionais, além dos oito já previstos. Assim, a estrutura dos últimos 14 pavimentos desse edifício foi executada em concreto leve com 2 5 MPa de resistência à compressão aos 28 dias. Ainda em 1929 foi finalizado o hotel Chase-Park Plaza, na cidade norte-americana de St. Louis, primeiro edifício de múltiplos pavimentos (28 andares) com estrutura integralmente executada em concreto com agregados leves (Figura 8).

F i g u r a 7 . Edifício da Southwestern Bell Telephone

F i g u r a 8 . Hotel Chase-Park Plaza, na

Company, em Kansas, nos Estados Unidos.

cidade norte-americana de St. Louis.

Fonte: ESCSI, 1971.

Em meados da década de 1930, o concreto com agregados leves foi utilizado para a construção da pista superior da ponte na baía de San Francisco-Oakland (EUA), o que, segundo Mehta e Monteiro (2008), proporcionou uma economia em torno de três milhões de dólares em aço (Figura 9). A aplicação dos concretos estruturais leves ficou limitada aos Estados Unidos e ao Canadá até a patente de Hayde expirar, em 194ó. Nessa época, na Dinamarca, começou a funcionar a primeira fábrica de agregados leves em argila expandida — os LECA, sigla em inglês para Lightweight Expanded Clay Aggregates. O fim da licença obtida por Hayde e a reconstrução do pós-guerra ajudaram a disseminar a tecnologia dos concretos leves pelo mundo em aplicações que se beneficiavam da redução da massa específica do concreto, tais como:

•

Edificações de múltiplos pavimentos: em locais com solo com baixa capacidade de suporte e com a finalidade de reduzir as solicitações estruturais ocasionadas pelo peso próprio;

•

Construções pré-fabricadas: com a finalidade de beneficiar o transporte e a montagem das peças;

•

Estruturas especiais, como estruturas flutuantes, pontes e coberturas de grandes vãos.

F i g u r a 9 . Ponte na baía de San Francisco-Oakland: a) em fase de construção; e b) concluída, eml936.3

No Capítulo 6, apresentaremos algumas construções importantes que utilizaram concreto leve a partir desse período. A partir dos anos de 1970, com o aprimoramento da tecnologia dos concretos e com o desenvolvimento de novos materiais componentes, como os aditivos redutores de água e as adições pozolânicas, tornou-se mais fácil a obtenção de concretos com alta resistência mecânica e elevada durabilidade. Esses desenvolvimentos também foram aplicados aos concretos leves e, no início dos anos de 1990, Zhang e Gjorv (1991a) conseguiram superar a barreira dos 100 MPa de resistência à compressão (aos 28 dias) para concretos com agregados leves (argila expandida), com massa específica em torno de 1750 kg/m3 e consumo de cimento de 5 5 0 kg/m3. 3

Ilustrações disponíveis em: http://www.alamedainfo.com. Acessado em setembro de 2 0 0 9 .

Representando um importante marco na evolução da tecnologia dos concretos leves estruturais, em 1995 ocorreu, na Noruega, o I Simpósio Internacional sobre Concretos Estruturais com Agregados Leves, organizado pela Associação Norueguesa de Concreto. Em 2 0 0 0 , também na Noruega, foi realizada a segunda edição desse evento. Os anais desses simpósios são uma das fontes mais importantes de documentação sobre os concretos leves estruturais. Outra importante fonte de documentos sobre a ciência e tecnologia dos concretos leves estruturais são os relatórios do projeto europeu EuroLightCon (Economic Design and Construction with Lightweight Aggregate Concrete)4. Conduzido entre os anos de 1998 e 2 0 0 0 , esse projeto contou com a participação de importantes institutos de pesquisa, universidades e indústrias europeias, a exemplo da Foundation for Scientific and Industrial Research do Norwegian Institute of Technology (SINTEF), do Norwegian Institute of Technology, da ExClay International, da Delft University of Technology e do Icelandic Building Research Institute.

1 . 2 . 3 E no B r a s i l ? No Brasil, em 1965, o Grupo Rabello, que então apresentava forte expressão no setor da construção civil brasileira, juntamente com a empresa Compact Engenharia Ltda., fundou a Construção Industrializada Nacional (Cinasa), com o objetivo de produzir elementos pré-fabricados em concreto armado para construção de habitações (Figura 10). A Cinasa iniciou suas operações em 1966, instalada na rua Naval, em Rudge Ramos, na divisa de São Paulo com São Bernardo do Campo (Figura 1 1), com capacidade inicial para produzir quatro unidades habitacionais pré-fabricadas por dia. Com o intuito de melhorar o desempenho do processo produtivo das unidades habitacionais, verificou-se a possibilidade de utilizar concreto leve nos elementos pré-fabricados, facilitando, assim, o transporte e a montagem das peças. Em virtude da ausência de fornecedores de agregados leves no Brasil, o Grupo Rabello

Parte desses relatórios pode ser encontrada no website S I N T E F : http://www.sintef.no/bygg/sement/elcon. Acessado em setembro de 2 0 0 9 .

C l T

F i g u r a 1 0 . Seqüência de montagem da habitação pré-fabricada produzida pela Cinasa Fonte: Vasconcelos, 2 0 0 2 .

decidiu implantar uma unidade de produção desse material. Essa nova empresa do Grupo, a Cinasita (da junção de Cinasa com /7a, que em tupi significa pedra, sugerindo "a pedra da Cinasa"), iniciou a produção de argila expandida em 1968, com um volume mensal de produção de 7 5 0 0 m3. O local escolhido foi o município de Jundiaí, a 6 0 km de São Paulo, em função da disponibilidade de argila piroexpansiva nessa região (Figura 12).

Figuras gentilmente cedidas pelo Eng. José Carlos S. Jovine.

F i g u r a 1 2 . Instalações da Cinasita em Jundiaí-SP.6

A Cinasa utilizou ativamente o concreto leve com argila expandida na produção das unidades habitacionais assim como na execução de elementos estruturais préfabricados de seções de variados formatos (I, Y, U, T e TT), que se tornaram o principal produto da empresa (Figura 1 3), uma vez que a linha de produção de unidades habitacionais foi desativada alguns anos depois do início do seu funcionamento. Desde então, a argila expandida encontra aplicação em diversos setores da construção civil nacional. Com relação aos concretos estruturais, a maioria das aplicações desse agregado ocorre em elementos estruturais pré-fabricados e em estruturas de edificações de múltiplos pavimentos moldados in loco, em especial nas lajes. No Capítulo 6 serão apresentados alguns exemplos de aplicação dos concretos leves no Brasil, desde o início da produção de argila expandida até os dias atuais. Na evolução do desenvolvimento da tecnologia do concreto leve estrutural no Brasil, após o início da produção de argila expandida, merecem destaque as pesquisas desenvolvidas pela Professora Yasuko Tezuka, da Universidade de São

Figura gentilmente cedido pelo Eng. José Carlos S. Jovine.

Paulo, em especial sua dissertação de mestrado defendida em 1973 e intitulada "Concreto Leve à Base de Argila Expandida" (Tezuka, 1973). E digno de nota, também, o pioneirismo do engenheiro Augusto Carlos de Vasconcelos, pelos primeiros projetos estruturais empregando concreto com argila expandida brasileira, assim como pelo início da divulgação das implicações do uso desse agregado no projeto estrutural (Vasconcelos, 1973; 1976). Desde então, a tecnologia do concreto leve estrutural tem sido motivo de pesquisas em diversas universidades do Brasil. Uma das principais fontes de divulgação dessas pesquisas bem como de exemplos de aplicações do concreto leve no Brasil são os anais do Congresso Brasileiro do Concreto, evento realizado anualmente pelo Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). Nessa evolução, merecem atenção especial os estudos sobre concretos leves de alta resistência com argila expandida realizados em meados dos anos de 1990

Figura gentilmente cedida pelo Eng. Augusto Carlos de Vasconcelos.

por Armelin et ai (1994) e por Evangelista et ai (1996), que apresentaram dosagens de concretos leves com valores notáveis de resistência à compressão. Também nesse período, sob a coordenação dos Professores Marcos Vinício Costa Agnesini e Osny Pellegrino Ferreira, têm início diversas pesquisas sobre concretos estruturais de elevado desempenho com argila expandida no Laboratório de Construção Civil (LCC) do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da Universidade de São Paulo. Parte dessas pesquisas foi realizada pelo autor deste livro, que atua nesse grupo desde 1999, e os principais resultados obtidos estão sistematizados aqui.

AGREGADO LEVE

Quanto à origem/ os agregados leves podem ser classificados em naturais ou artificiais. Os agregados leves naturais são obtidos por meio da extração direta em jazidas, seguida de classificação granulométrica. Esse tipo de agregado leve tem pouca aplicação em concretos estruturais em função da grande variabilidade de suas propriedades e da localização e disponibilidade das jazidas. Como exemplos, temos a pedra-pomes e o tufo vulcânico. Os agregados leves artificiais são obtidos em processos industriais e, normalmente, são classificados com base na matéria-prima utilizada e no processo de fabricação, como a argila expandida e a escória sinterizada.

2.7 Processos de fabricação Os dois processos mais utilizados para a fabricação dos agregados leves artificiais são a sinterizaçâo e o farno rotativa. No processo de sinterização, a matéria-prima é misturada com uma proporção adequada de combustível, podendo ser carvão finamente moído ou coque. Em seguida, submete-se esse material a altas temperaturas, utilizando uma grelha móvel, com conseqüente expansão, em função da formação de gases (Gomes Neto, 1998). Normalmente, o agregado obtido pelo processo de sinterização apresenta os poros abertos, sem recobrimento e com altos valores de absorção de água. Além

disso, o produto final desse processo é um clinquer muito irregular e de arestas "vivas", que exige britagem para atender a todas as graduações granulométricas necessárias para a produção dos concretos. Normalmente, os valores da massa específica desse tipo de agregado variam entre 6 5 0 kg/m 3 e 9 0 0 kg/m3. O processo de produção em forno rotativo, também denominado modulação, aproveita as características que determinados materiais têm de se expandirem, como algumas argilas, quando submetidos a temperaturas elevadas (entre 1000°C e 1350°C). Nessa faixa de temperatura, uma parte dos constituintes do material se funde gerando uma massa viscosa, enquanto a outra parte se decompõe quimicamente liberando gases que são incorporados por essa massa, expandindo-a em até sete vezes seu volume inicial. Essa estrutura porosa se mantém após o resfriamento (Moraive et al., 2006). Além disso, esse processo de fabricação promove a formação de uma camada vitrificada externa na partícula com baixa porosidade. Os agregados produzidos pelo processo de forno rotativo normalmente apresentam granulometria variada, formato arredondado regular e âmago formado por uma massa esponjosa microcelular, envolta por uma casca cerâmica vitrificada, resistente e com baixa permeabilidade. O agregado produzido por esse processo recebe também a denominação de "encapado", pois possui uma camada externa de material vítreo que diminui significativamente a absorção de água. A Figura 14 ilustra a diferença na estrutura interna e na porosidade da superfície dos agregados produzidos pelos processos de sinterização e forno rotativo, respectivamente. De forma geral, o processo de fabricação da argila expandida em forno rotativo pode ser resumido em oito etapas, descritas por Santos et al. (1986):

a) Homogeneização: a matéria-prima é lançada em depósitos para homogeneização; b) Desintegração: o material é lançado em um desintegrador para reduzir os grandes torrões a um diâmetro máximo de 5 cm; c) M i s t u r a e n o v a homogeneização: o material é transportado por meio de esteiras para um misturador com a finalidade de deixar a argila com a

F i g u r a 1 4 . Micrografia (MEVJ dos agregados produzidos pelos processos de sinterização (a) e forno rotativo (b). Fonte: Zhang; Gj4»rv, 1991b.

trabalhabilidade adequada para extrusão. Nessa etapa é feita a correção de água e podem ser utilizados aditivos para melhorar a plasticidade da argila ou para aumentar sua expansão durante a queima; d) Laminação: nessa etapa o material passa por dois cilindros rotativos que elimina os torrões maiores que 5 mm, deixando a mistura pronta para extrusão; e)

Pelotização: é realizada por extrusão contínua em que o material é forçado contra uma placa perfurada por orifícios circulares. O diâmetro desses orifícios influi diretamente no diâmetro dos agregados após a queima. O material que sai pelos orifícios é cortado por uma lâmina rotativa, formando, assim, as pelotas que são lançadas ao forno;

Secagem e q u e i m a : considerada a parte mais importante do processo, ocorre dentro do forno rotativo. A disposição das aletas internas para condução do material, a inclinação do forno, o tempo de permanência dentro do forno, assim como outros detalhes específicos, dependem das características da argila e devem ser estudados visando a maior economia do processo e do desempenho do produto. Na primeira fase, ocorre a secagem das pelotas. Na zona de combustão, o forno atinge a temperatura prevista

poro expansão das pelotas, geralmente entre 1000°C e 1350°C. Geralmente o combustível é óleo ou gás; g) R e s f r i a m e n t o : geralmente é utilizado um cilindro, na saída do forno, no qual é soprado ar por ventiladores. O ar quente é reaproveitado no interior do forno; h) Classificação e estocagem f i n a l : os agregados leves são classificados em peneiras vibratórias e armazenados para comercialização.

2 . 2 Forma e textura

superficial

A forma e a textura superficial dos agregados leves influenciam algumas propriedades importantes dos concretos, como a resistência mecânica, por exemplo, pois estão relacionadas com a quantidade de água necessária para a obtenção da trabalhabilidade desejada. A textura e a forma das partículas dos agregados leves artificiais dependem, essencialmente, do processo de fabricação. Os agregados produzidos pelo processo de sinterização apresentam alta rugosidade, formas angulares e superfície porosa. Esse tipo de agregado proporciona boa aderência à pasta de cimento em função da rugosidade da superfície; entretanto, apresenta também altos valores de absorção de água em função da alta porosidade externa. Em decorrência da forma angular, esses agregados aumentam a quantidade de água da mistura para a obtenção da trabalhabilidade desejada (Zhang; Gj<t>rv, 1990; CEB/FIP, 1977). Outra desvantagem da utilização de agregados leves produzidos por sinterização é a possibilidade de penetração da pasta de cimento nos poros externos, 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 (Figura 15). Por outro lado, os agregados produzidos em fornos rotativos, como as argilas expandidas, normalmente apresentam forma esférica e uma fina camada externa com baixa porosidade, possibilitando a obtenção de boa trabalhabilidade com baixas relações água/cimento. Entretanto, em função do formato esférico, esse tipo de agregado apresenta maior facilidade de segregação do que o produzido por sinterização (CEB/FIP, 1977).

F i g u r a 1 5 . Micrografia (MEV) ilustrando a entrada de pasta de cimento (C) nos poros externos de agregados leves produzidos por sinterização. Fonte: Zhang; Gftrv, 1992.

Na maioria dos processos de fabricação de agregados leves, o diâmetro das partículas varia entre 1 mm e 2 5 mm, com valores de massa específica inversamente proporcional ao diâmetro.

2 . 3 Estrutura

interna, resistência mecânica e módulo de deformação

A redução da massa específica dos concretos leves estruturais se deve à utilização de agregados com baixos valores de massa específica. Como as matériasprimas dos agregados leves e dos agregados convencionais apresentam valores de massa específica da mesma ordem de grandeza, utiliza-se a inclusão de uma estrutura porosa no agregado para a redução desse índice físico, alterando-se, assim, a estrutura interna do agregado (CEB/FIP, 1977). A estrutura interna tem um efeito importante na resistência mecânica e no módulo de deformação dos agregados leves. Para a mesma matéria-prima e processo de fabricação, agregados com estrutura bastante porosa são menos resistentes que os agregados com estrutura pouco porosa. O tamanho e a distribuição dos poros também são decisivos na resistência mecânica dos agregados leves. Para um mesmo grau de porosidade, é interessante que haja uma distribuição uniforme de pequenos

poros, em vez de poucos poros de grande diâmetro. A redução da porosidade, em algumas áreas específicas, também influencia a resistência mecânica do agregado. Um exemplo é a argila expandida, em que a camada externa de baixa porosidade aumenta a resistência mecânica desse agregado (Holm; Bremner, 1994). O valor do módulo de deformação dos agregados leves pode ser estimado segundo a Equação 2 (FIP, 1983), que relaciona o módulo de deformação Ec (MPa) e a massa específica aparente y (kg/m3) do agregado leve. Segundo Holm e Bremner (1994), os valores do módulo de deformação dos agregados leves utilizados em concretos estruturais variam entre 10 GPa e 18 GPa.

Ec = 0 , 0 0 8 . f

(MPa)

(2)

Ainda de acordo com Holm e Bremner (1994), os agregados leves com baixa resistência mecânica têm pouca participação na transmissão das tensões internas no concreto. Assim, quanto maior for a diferença entre os valores do módulo de deformação do agregado e da pasta de cimento, maior será a diferença entre a resistência à compressão da pasta de cimento e do concreto. O aumento do módulo de deformação do agregado leve aumenta também os valores da resistência à compressão e o do módulo do concreto.

2 . 4 Porosidade

e absorção de água

As características de porosidade e absorção de água dos agregados leves afetam significativamente as propriedades dos concretos no estado fresco e o processo de hidratação do cimento. A velocidade e a quantidade de água absorvida pelos agregados leves dependem dos seguintes fatores: a) porosidade total; b) conectividade entre os poros; c) características da superfície do agregado; e d) umidade do agregado antes da mistura (Neville, 1997; EuroLightCon, 1998). Outros fatores que podem influenciar a absorção de água dos agregados são os aditivos, a temperatura e, no caso de concreto bombeado, a respectiva pressão de bombeamento. A absorção de água dos agregados é proporcional à consistência do concreto e pode aumentar com o uso de superplastificantes. A utilização de

agentes retardadores pode aumentar, também, a absorção de água dos agregados, pois aumenta o tempo entre a mistura e o início do endurecimento do concreto. Quando se utiliza o concreto bombeado, o agregado absorve uma quantidade adicional de água em função das altas pressões utilizadas (CEB/FIP, 1977). Para agregados leves com altos valores de absorção de água, recomenda-se a pré-saturação para evitar prejuízo da trabalhabilidade do concreto no estado fresco e evitar a formação de bolhas de ar ao redor do agregado, como apresentado na Figura 16. Vale salientar, contudo, que, apesar da pré-saturação dos agregados aumentar a absorção final de água dos agregados, observa-se a redução da absorção de água após a mistura.

F i g u r a 1 6 . Micrografia (MEV) ilustrando o acúmulo de bolhas de ar ao redor do agregado leve decorrente da elevada absorção de água após a mistura dos materiais. Fonte: Helland; Maage, 1995.

A alta quantidade de água absorvida pelo agregado leve pode ser desfavorável a algumas propriedades do concreto no estado endurecido, como o aumento da retração por secagem, o aumento da massa específica e a redução da resistência ao fogo. Entretanto, a absorção de água dos agregados leves apresenta alguns aspectos positivos, como a melhoria das propriedades da zona de transição entre o agregado e a pasta de cimento, com a redução do efeito parede. Além disso, a

águo absorvida pelo agregado leve beneficia a "cura interna" do concreto (Holm; Bremner, 1994; Zhang; Gj^rv, 1991b). A Tabela 3 apresenta os valores de absorção de água, assim como de outras características, de alguns agregados leves comerciais nacionais, europeus e norteamericanos.

2 . 5 Controle

tecnológico

Um conjunto de análises prévias deve anteceder a utilização do agregado leve em concretos estruturais. A N M 35 (1995) apresenta especificações para análise dos agregados e do concreto com os agregados. Com relação ao agregado, estão previstas nessa norma as análises de composição granulométrica, de massa específica aparente e de teores de substâncias nocivas (materiais orgânicos e óxido de ferro). Já para o concreto com os agregados leves, a referida norma apresenta a especificação de análise para retração por secagem. Além dessas análises previstas na N M 35 (1995), outros estudos complementares são importantes na caracterização dos agregados leves, a exemplo da análise de absorção de água, teor de cloretos e sulfatos e potencial reativo álcaliagregado. E possível obter procedimentos de ensaios para controle tecnológico dos agregados leves, assim como para os concretos com esses agregados, no EuroLightCon (2000a) e na relação de normas constantes na Tabela 4.

2 . 6 Argila expandida

brasileira

A argila expandida é o único agregado leve produzido no Brasil. Esse agregado é produzido atualmente pela empresa Cinexpan Indústria e Comércio Ltda8 (Figura 17), na cidade de Várzea Paulista, localizada a 6 0 km da cidade de São Paulo. Atualmente, cerca de 6 0 % da produção de argila expandida destina-se ao setor da construção civil nacional. Os outros 4 0 % são absorvidos pelos setores de lavanderia (20%), paisagismo, refratários e demais aplicações, como substratos.

A empresa CINASITA encerrou suas atividades em Jundiaí-SP em 1 9 9 9 .

Nome comercial

Matéria-prima

Fabricação

Sintetização

Massa unitária (kg/dm3)

Dimensão (mm)

1,3-2.1

0 , 6 - 1,1

0,5-19

15-20

1,4

0,8

4-16

lytag

Inglaterra Holanda

Cinzas volantes

Sol i te

EUA

Folhelho

Liopor

Alemanha

0,6-1,8

0,3 - 0 , 9

2-19

11-17

Leca

Dinamarca Noruega

0,6 - 1,8

0,3 - 0 , 9

0,5-16

11-30

Arlita

Espanha

1.4

0,8

1.5

0,9

0-4,8

1,1

0,6

6,3-12,5

0,6

0,5

12,5-19

Argila

Forno rotativo

Cinexpan 0 5 0 0 Cinexpon 1 5 0 6

Brasil

Cinexpan 2 2 1 5 T a b e l a 3 . Características de alguns agregados leves comerciais.

1 - 10

o z r» 73 rn - *

O rn

País

EUA

Especificação

• ACI 2 1 1 . 2 - 9 8 . Standard Practice for Selecting Proportions for Slructural Lightweight Concrete, 2 0 0 4 • ACI 213R-03. Guide for Structural Lightweight Aggregate Concrete, 2 0 0 3 • ACI 3 1 8 - 0 8 . Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, 2 0 0 8 • ACI 304.5R-91. Batching, Mixing, and Job Control of Lightweight Concrete, 1 9 9 7 • A.CI SP-136. Structural Lightweight Aggregate Concrete Performance, 1 9 9 2 • A S T M C 3 3 0 - 0 5 . Standard Specificotion for Lightweight Aggregates for Structural Concrete, 2 0 0 5

Europa

• EUROCODE 2. Design of Concrete Structures, 2 0 0 7 • N S 3 4 2 0 . Specificotion Texts for Building and Construction, 1 9 9 2 • N S 3 4 7 3 . Concrete Structures. Design Rules, 1 9 9 8 • N S 2 2 . NCA Publ. N T 2 2 . Lightweight Aggregate Concrete. Specif. and Guidelines, 1 9 9 9 • BS 3 7 9 7 . B S Specificotions for LWA for Masonry Units and Structural Concrete, 1 9 9 0 • BS 8 1 1 0 . Structural Use of Concrete. Part 2, 1 9 9 7

Japão

• JASS 5. Reinforced Concrete Work, 2 0 0 3 • JIS A 5 0 0 2 . Lightweight Aggregates for Structural Concrete 1978 (revised 1999) • JSCE Chapter 19. Lightweight Aggregate Concrete 1 9 8 6 (revised 1996)

T a b e l a 4 . lista de aguns documentos normativos sobre agregados leves e sobre concreto com agregados leves.

F i g u r a 1 7 . Fábrica de argila expandida Cinexpan em Várzea Paulista, São Paulo.

A produção da argila expandida ocorre em forno rotativo (Figura 1 8 9 ), utilizando temperaturas médias de 1 100°C e argila com características piro-expansivas extraída no município de Jundiaí, vizinho à Várzea Paulista. Conseqüência desse processo de fabricação, o agregado apresenta formato arredondado regular e núcleo esponjoso, envolto por uma camada vitrificada, com baixa permeabilidade, como pode ser observado nas micrografias apresentadas nas Figuras 19 e 20.

F i g u r a 1 8 . Forno rotativo para produção de argila expandida da empresa Cinexpan em Várzea Paulista, São Paulo. 9

As Figuras 17 e 1 8 foram gentilmente cedidas por Frederico G. Nivoloni, da Cinexpan I.C. Ltda.

A Figura 21 apresenta o difratograma de raios-X do agregado leve com a identificação dos compostos representativos. A Tabela 5 apresenta o resultado da análise química do agregado leve, em que se observa predominância dos elementos sílica, alumínio e ferro na composição da argila expandida.

F i g u r a 1 9 . Aspecto do estrutura interna dos agregados leves (MEV • micrografia no modo

F i g u r a 2 0 . Aspecto da estrutura interna dos agregados leves (Microscopia ótica de

elétrons secundários com ampliação de 300x).

transmissão com ampliação de 200x).

Fonte: Rossignolo, 2 0 0 3 .

A • Akermanile (CciV.çjSi^O?) D • Diópsicb |C<iV^jSÍ2061 E • Enskitile (VKJSÍOJI Ejp • Espinob (McyvfeOj H - Henriilci (FejO^ Mcçj - Mqgnetiki (FegOj

1CC0

SCO v> a.

u <u TJ —

600

O - O l i v i i K i IVKJBSÍOV

r - Pl:»jio:l:i» (CaAhSijO^ Q-Qucirlzo

s Ü

400

:co o 20

^ 35

Ângulo 20 Co K « F i g u r a 2 1 . Difratograma de raios-X da argila expandida brasileira.

Os agregados são produzidos em diversas faixas granulométricas para atender a construção civil, a indústria têxtil e o setor de jardinagem. Os agregados usualmente empregados em concretos estruturais são os denominados comercialmente de Cinexpan 0 5 0 0 [ 0 ^ = 4 , 8 mm), Cinexpan 1 5 0 6 [ 0 ^ = 12,5 mm) e Cinexpan 2 2 1 5 (D nox = 19,0 mm), conforme Figura 22. As Tabelas 6, 7 e 8 apresentam, respectivamente, as composições granulométricas, os valores de absorção de água (determinados pelo método proposto por Tezuka, 1973) e os valores de algumas características e propriedades dos três tipos de argila expandida usualmente empregados em concretos estruturais. Vale salientar que os valores apresentados nessas tabelas são apenas indicativos e podem apresentar alterações em função das especificidades dos lotes produzidos. Composto

Si02

62,3

AIA

17,7

Fe 2 0 3

10,3

Mg O

2,8

K2O

4,1

TiO,

1,0

Na 2 0

0,3

CaO

0,4

0,7

T a b e l a 5 . Análise química da argila expandida brasileira.

F i g u r a 2 2 . Aspecto de orgilo expandida brasileira produzido pela empresa Cinexpan: a) Cinexpan 0 5 0 0 ; b) Cinexpan 1506; e c) Cinexpan 2 2 1 5 .

»J i«

IO CO CO N o

00 CO o o o O- CN o

CN CN

o o

CN IN. ac CO z o •CT3

12 0

K K O- O

li 1I

-st

O CL X

— o CN o o oo CN o

a> O)

o o "o o y c -a>

E _o C

i< =8.

CN CN

CO CO Tf o" CN

CN O CO D —" o" o" 70 d)

E -

O O)

o IO v> a E o U «ô

_o ©

-fl

Absorção de Água (%) (em massa)

Tempo Cinexpan 0 5 0 0

Cinexpan 1 5 0 6

Cinexpan 2 2 1 5

3 0 min

1/8

2,7

4,0

1 hora

2,7

3,5

5,0

1 dia

6,0

7,0

10,3

T a b e l a 7 . Absorção de água da argila expandida.

Características/ Propriedades

Cinexpan 0 5 0 0

Cinexpan 1 5 0 6

Cinexpan 2 2 1 5

Massa específica

1,51

1,11

0,64

0,86

0,59

0,47

18,2

9,9

3,3

20,5

12,7

8,4

(kg/dm 3 )(NBR 9 9 3 7 ) Massa unitária no estado seco e solto (kg/dm3) (NBR 7 2 5 1 ) Módulo de deformação (GPa)10

Resistência à compressão por esmagamento (MPa) (CEN prEN 13055-1, 2002)

T a b e l a 8 . Características e propriedades da argila expandida.

10 Valor estimado ulilizando a equação 2 (FIP, 1983).

DOSAGEM E PRODUÇÃO DO CONCRETO LEVE /

Este capítulo tem

COÍtlO

objetivo

apresentar as principais especifici-

dades da dosagem e da produção de concreto com agregados leves, com atenção especial para a dosagem, a determinação do valor da relação a/c efetiva, a trabaIhabilidade, o transporte, o lançamento, o adensamento e a cura.

3.1 Dosagem e relação água/cimento

efetiva

De forma geral, os métodos utilizados para dosagem dos concretos convencionais podem ser aplicados para os concretos com agregados leves. No entanto, quatro fatores adicionais devem ser considerados:

a) A necessidade de projetar um concreto com massa específica particular; b) A absorção de água dos agregados leves; c)

A variação da massa específica do agregado leve em função de sua dimensão;

d) A influência das características dos agregados leves nas propriedades dos concretos.

Procedimentos específicos para dosagem dos concretos com agregados leves são descritos em CEB/FIP (1977), FIP (1983), EuroLightCon (2000b) e ACI 211.2-98 (2004). Esse último documento apresenta dois métodos de dosagem para concretos leves. O primeiro, denominado "método da massa", é indicado para concretos com

agregados miúdos com massa específica normal e agregados graúdos leves. Por sua vez, o segundo, chamado de "método volumétrico", é recomendado para concretos com agregados leves graúdos e miúdos. De modo geral, os documentos normativos internacionais11 indicam a utilização de consumos de cimento acima de 3 0 0 kg/m3 para assegurar os níveis mínimos de trabalhabilidade, de proteção à armadura e de ancoragem da armadura ao concreto com agregados leves. Dosagens otimizadas de concretos leves podem ser obtidas com a utilização conjunta de agregado graúdo leve e agregado miúdo convencional. O ajuste granulométrico desses dois tipos de agregados, utilizando o agregado miúdo com dimensão máxima igual à dimensão mínima do agregado graúdo, possibilita o aumento da coesão, a redução da segregação e o aumento da resistência à compressão do concreto, em relação aos concretos com agregado miúdo leve. Em contrapartida, a utilização de agregados miúdos convencionais ocasiona o aumento da massa específica do concreto, em comparação com o agregado miúdo leve. Assim como para os concretos convencionais, podem ser utilizados aditivos e adições minerais para modificação de algumas propriedades e características dos concretos leves estruturais. No entanto, para o caso dos aditivos líquidos, como os redutores de água, é importante considerar a absorção de água dos agregados, quando utilizados sem saturação prévia. Nesses casos, os agregados absorvem parte do aditivo disponível na pasta, reduzindo, assim, sua atuação. Uma forma de minimizar esse efeito é introduzir o aditivo após a mistura dos materiais, momentos antes da aplicação do concreto. Um ponto importante do processo de dosagem dos concretos leves é a definição da relação água/cimento efetiva, em função da absorção de água dos agregados. No caso dos concretos com agregados convencionais, a quantidade de água disponível para a hidratação do cimento é definida no momento da mistura dos materiais. Com isso, a água presente nos agregados deve ser descontada da água a ser adicionada no momento da mistura.

1 1 Esses documentos normativos são apresentados na Tabela 4 do Capítulo 2.

No coso dos agregados leves, deve ser considerada a água absorvida pelos agregados leves, após a preparação do concreto. Esse fenômeno pode ser eliminado com a pré-saturação dos agregados; entretanto, aumenta relativamente os custos de produção do concreto. O procedimento mais comum é acrescentar à mistura a quantidade de água que será absorvida pelo agregado, mantendo, assim, a relação água/cimento constante (Rossignolo; Agnesini, 2000). Segundo EuroLightCon (1998) e Tezuka (1973), é possível estimar a quantidade de água que será absorvida pelos agregados leves por meio de sua imersão em água. Para concretos com relação a/c em torno de 0 , 4 e abatimento do tronco de cone entre 100 mm e 2 0 0 mm, é possível adotar o valor de absorção de água dos agregados após uma hora de imersão como referência para determinação da quantidade de água a ser adicionada no momento da mistura. Por motivos práticos, esse procedimento é utilizado também para concretos leves com características diferentes das especificadas anteriormente. No caso específico da argila expandida brasileira, os estudos apresentados por Rossignolo (2003) indicaram que esse procedimento de estimativa da absorção de água dos agregados apresentou bons resultados. Nesse mesmo estudo, é disponibilizado um exemplo de roteiro prático de dosagem de concretos estruturais, totalmente experimental, utilizando argila expandida brasileira.

3 . 2 Mistura

e teor de umidade dos

agregados

Na mistura dos materiais em equipamentos com eixo inclinado, no início da mistura, os agregados leves graúdos apresentam segregação, com tendência de sair do misturador — problema esse atenuado após algum tempo de mistura. No misturador vertical, preferível segundo o CEB/FIP (1977), esse problema não ocorre. Se o concreto for produzido com agregados leves com baixa absorção de água, valores abaixo de 10%, em massa, após 24 horas de imersão, na maioria das vezes, pode ser empregado o método de mistura utilizado para os concretos convencionais e utilizados os agregados sem saturação prévia. Alguns tipos de agregados leves, mesmo com valores de absorção de água abaixo de 10% após 24 horas de imersão, apresentam alta absorção de água nos primeiros minutos, seguido de estabilização.

Nesses casos, juntamente no misturador, devem ser adicionados os materiais sólidos e a água, seguidos dos agregados leves (Holm; Bremner, 2000). Se, diferentemente do descrito acima, o agregado leve utilizado apresentar altos valores de absorção de água após 24 horas de imersão, acima de 10%, em massa, é recomendada a pré-saturação. Caso contrário, poderá ser comprometida a trabalhabilidade adequada do material durante o lançamento (Holm e Bremner, 2 0 0 0 ; Zhang e Gforv, 1991a). Para concretos com argila expandida brasileira, que apresenta valores de absorção de água abaixo de 10% após 2 4 horas de imersão, foram observados melhores resultados de manutenção da trabalhabilidade após a mistura, adicionando os materiais sólidos juntos com a água no misturador e, após uma pré-mistura, incluindo os agregados leves (Rossignolo; Agnesini, 2000).

3.3

Trabalhabilidade A faixa de variação dos valores de abatimento dos concretos leves é, normal-

mente, menor que a utilizada para os concretos convencionais, tendo a absorção de água dos agregados grande influência na manutenção da trabalhabilidade do concreto após a mistura. Durante o processo de determinação dos valores de abatimento para os concretos leves, deve ser considerado o valor da massa específica do agregado leve. No caso do abatimento do tronco de cone (NM 67, 1998), os concretos leves apresentam valores de abatimento menores que os obtidos para os concretos convencionais, devido essencialmente à menor deformação do concreto leve pela ação da gravidade (Figura 23). Com isso, concretos leves com abatimento de 8 0 mm, por exemplo, podem apresentar trabalhabilidade similar à dos concretos convencionais com abatimento de 100 mm. Além do abatimento do tronco de cone, o espalhamento do tronco de cone (NM 6 8 , 1998) é uma forma de análise adequada para avaliar a trabalhabilidade dos concretos leves. Como esse método insere energia para avaliar a deformação do concreto, com o movimento (levantamento e queda) repetido da plataforma (Figura 24), os valores obtidos para os concretos leves se aproximam mais dos obtidos para os concretos convencionais (Rossignolo; Agnesini, 2000).

F i g u r a 2 4 . Ilustrações da análise do espalhamenfo do tronco de cone de concreto segundo a N M 6 8 (1998). Fonte: Rossignolo, 2 0 0 3 .

3.4 Transporte,

lançamento e

adensamento

No transporte dos concretos leves, deve ser considerada a tendência à segregação, fenômeno denominado "flutuação", em função dos baixos valores da massa específica dos agregados. Esse fenômeno pode ser evitado ou reduzido com a dosagem de concretos com coesão e consistência adequados, controlando-se

a relação água/cimento e o teor dos agregados miúdos e com a utilização de adições minerais, como a sílica ativa. Para o bombeamento do concreto leve, a umidade e a granulometria dos agregados leves assumem grande importância, pois o aumento da pressão hidrostática no concreto contribui para a entrada de água nos agregados. Nesse caso, a pré-saturação do agregado leve é importante para prevenir a perda brusca de trabalhabilidade no estado fresco, que pode provocar o entupimento dos dutos durante o lançamento. Em casos específicos, como bombeamento em alturas elevadas, pode ser necessário realizar a pré-saturação dos agregados em câmara hiperbárica (EuroLightCon, 2000c). Um exemplo desse procedimento foi observado durante a construção do edifício Nations Bank, nos Estados Unidos, em 1994, em que a altura de bombeamento do concreto chegou a aproximadamente 2 5 0 m. Em decorrência dos menores valores da massa específica dos concretos leves, os esforços transmitidos às formas, durante o lançamento, são inferiores aos observados para os concretos convencionais. Em contrapartida, deve ser considerado o aumento dos esforços e deformações nas formas durante o adensamento, pois normalmente os concretos leves exigem maior energia de vibração que os concretos convencionais. Normalmente, para os concretos leves, podem ser adotadas as técnicas usuais de adensamento; entretanto, esses concretos exigem uma energia maior de vibração, quando comparados com os concretos convencionais. No caso específico dos vibradores de imersão, o raio de ação pode ser adotado como a metade do valor dos utilizados nos concretos convencionais (CEB/FIP, 1977; Holm e Bremner, 2000). Outro fator importante no controle da segregação dos agregados leves é a freqüência de vibração, sendo recomendada a utilização de vibradores com baixa freqüência de vibração, como pode ser observado na Figura 25. O correto adensamento dos concretos leves mostra-se importante, também, para evitar a formação de vazios ao redor do agregado leve, como na ilustração apresentada na Figura 16 do Capítulo 2.

3.5 Procedimentos

de cura

Os mesmos procedimentos de cura dos concretos convencionais podem ser adotados nos concretos com agregados leves, tomando-se cuidados especiais com

F i g u r a 2 5 . Efeito do freqüência de vibração durante o adensamento na "flutuação" dos agregados leves. Fonte: Vieira, 2 0 0 0 .

o controle da temperatura do concreto (Rossignolo; Agnesini, 2 0 0 1 a). O calor liberado durante o processo de hidratação do cimento acarreta uma elevação maior na temperatura dos concretos leves do que nos concretos convencionais, em função da baixa condutividade térmica dos agregados leves. Para evitar a formação de fissuras térmicas, em ambientes com baixas temperaturas, recomenda-se protelar a retirada das formas ou cobrir o concreto com mantas isolantes. Quando for utilizado o processo de cura térmica, deve ser adotado um período maior de cura ou uma velocidade de elevação de temperatura menor (EuroLightCon, 1998). Por outro lado, o agregado leve beneficia o processo de hidratação do cimento, pois, durante o processo de mistura dos materiais, retém uma parcela de água, que será transferida para a pasta de cimento ao longo do período de hidratação, garantindo, assim, a presença de parte da água necessária para as reações químicas desse processo, com pouca influência das condições ambientais externas. Esse fenômeno, denominado "cura interna", segundo Al-Khaiat e Haque (1998), torna os concretos leves menos sensíveis às variações do processo de cura nas idades iniciais.

PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE As propriedades dos concretos

de cimento Portland estão direta-

mente relacionadas com o desempenho de suas fases constituintes assim como da ligação entre elas, característica intrínseca aos materiais heterogêneos. Como os agregados usualmente representam mais de 5 0 % do volume dos concretos convencionais, sua substituição por agregados leves promove alterações consideráveis nas propriedades dos concretos, que dependem, essencialmente, das características desses novos agregados. Neste capítulo serão abordadas essas alterações em algumas das propriedades do concreto estrutural com argila expandida brasileira.

4.7 Resistência à compressão e massa

especifica

A resistência à compressão, a massa específica e a relação entre essas duas propriedades (denominada Fator de Eficiência12) são os parâmetros mais utilizados na caracterização dos concretos leves estruturais, estando diretamente relacionados com o tipo e a granulometria do agregado leve utilizado. No presente estado da arte, 102 MPa representa um marco no valor da resistência à compressão para concretos com agregados leves. Esse valor foi obtido por Zhang e Gj<|>rv (1991a) para concretos leves com massa específica de 1735 kg/m3 e consumo de cimento de 5 5 0 kg/m 3 , o que representa um fator de eficiên-

12 Equação 1 apresentada no Capítulo 1.

cia de 5 8 , 7 MPa.dm 3 /kg, similar ao de um concreto com agregados convencionais com valor de resistência à compressão igual a 140 MPa. No Brasil, o maior valor registrado de resistência à compressão de concreto com argila expandida é de 7 3 MPa, apresentado por Gomes Neto (1998) em concretos com massa específica de 1720 kg/m3. Entretanto, esse valor foi obtido em uma mistura com consumo de cimento de 1200 kg/m3 e agregado com dimensão máxima característica de 6,3 mm. De fato, a argila expandida brasileira tem-se mostrado viável economicamente em concretos com resistência à compressão abaixo de 5 0 MPa, para valores de massa específica do concreto entre 1400 kg/m3 e 1800 kg/m3, como pode ser observado nos dados apresentados na Figura 26. 60 i ROSSIGNOLO

1400

1500

1600

1700

Massa específica do concreto leve

1800

(kg/m3)

F i g u r a 2 6 . Relação entre resistência à compressão e massa específica do concreto leve com argila expandida brasileira.

Quanto à evolução dos valores de resistência à compressão, os concretos leves apresentam estabilização dos valores finais de resistência à compressão mais rapidamente que os concretos convencionais. Após os 2 8 dias de idade, os concretos leves apresentam baixa elevação dos valores de resistência à compressão, em comparação com os concretos convencionais (EuroLightCon, 1998; Rossignolo; Agnesini, 2 0 0 2 ; Rossignolo etal., 2003).

Em um modelo simplificado, pode-se afirmar que nos concretos com agregados convencionais, como a brita basáltica, normalmente o valor do módulo de deformação do agregado é maior que o da argamassa, ocasionando, assim, a ruptura do concreto, normalmente iniciada na zona de transição, e a separação entre as fases, resultando uma linha de fratura ao redor do agregado (Figura 27). Nesse caso, o agregado é a fase mais resistente e os fatores limitantes do valor da resistência do concreto à compressão são a argamassa e a zona de transição pasta-agregado. No caso do concreto com agregados leves, como a argila expandida, utiliza-se mais eficientemente a resistência mecânica potencial da argamassa em função da maior similaridade entre os valores do módulo de deformação do agregado e da argamassa e da melhor qualidade da zona de transição pasta-agregado. Nesse tipo de concreto, a ruptura normalmente não ocorre devido à diferença entre as deformações dos agregados e da pasta de cimento, mas devido ao colapso da argamassa, muitas vezes com origem em microfissuras nos agregados, e a linha de fratura atravessa os agregados, como ocorre nos concretos de alta resistência com agregados convencionais (Figura 27).

F i g u r a 2 7 . Ilustração da forma de ruptura dos concretos com agregados leves (à esquerda) e com agregados convencionais - basalto (à direita). Fonte: Rossignolo; Agnesini, 2005a.

De acordo com o conceito de "resistência ótima", a relação entre a resistência do concreto leve e da argamassa pode ser descrita em duas fases (Figura 28). A condição correspondente à primeira fase é similar ao comportamento do concreto com agregados convencionais, em que a resistência do concreto é determinada principalmente pela resistência da argamassa. Na segunda fase, o módulo de deformação do agregado leve é menor que o da argamassa e, com isso, a resistência do concreto leve é controlada pela resistência do agregado. Essas duas tendências distintas do comportamento da resistência à compressão do concreto, em relação à resistência da argamassa, indicam a mudança no tipo de distribuição interna das tensões, e o valor da resistência à compressão do concreto leve no ponto em que ocorre essa mudança pode ser denominado "resistência ótima" (f) (AYtcin 2 0 0 0 ; Rossignolo; Pereira, 2005).

o «o

Resistência à compressão da argamassa F i g u r a 2 8 . Ilustração do comportamento dos valores de resistência à compressão do concreto com agregados leves em relação à resistência à compressão da argamassa. Fonte: Rossignolo; Pereira, 2 0 0 5 .

Como resultado, o agregado leve mostra-se o material determinante na resistência à compressão do concreto, de forma que acima de um certo limite, denominado "resistência ótima", o aumento da resistência à compressão da argamassa já não contribui efetivamente para o aumento da resistência à compressão do concreto (Zhang, Gj^rv, 1991a; Chen et ai, 1999; Rossignolo et al., 2 0 0 3 ; Rossignolo; Pereira, 2005).

Esse fenômeno pode ser observado nos resultados apresentados na Figura 29, que ilustra a evolução dos valores da resistência à compressão da argamassa e dos concretos com argila expandida e com brita basáltica. Com exceção dos agregados, os concretos foram produzidos com as mesmas características de dosagem (Rossignolo; Pereira, 2005). 50

o (M D

.5 c vO c u

o -o

Dma. = 19mm

8 5 'O £

OArgila expandida

a *> oa

oé

» B r i t a basáltica

20 15

10 10

Resistência à compressão da argamassa (MPa) F i g u r a 2 9 . Relação entre a resistência à compressão da argamassa e dos concretos com argila expandida e com brita basáltica. Fonte: Rossignolo; Pereira, 2 0 0 5 .

O conceito de "resistência ótima" (f) pode contribuir significativamente para otimizar a dosagem de concretos com agregados leves, pois concretos projetados para atingir valores de resistência à compressão acima desse valor apresentam elevados valores de consumo de cimento. Como evidencia a Figura 30, a partir do valor de "resistência ótima", o aumento do consumo de aglomerante do concreto leve não promove a mesma melhoria no desempenho da resistência à compressão observada na região anterior a esse ponto. Assim, esse efeito deve ser considerado no momento da escolha do agregado leve para a dosagem dos concretos, preferencialmente realizando uma análise da "resistência ótima" da dosagem para determinar a dimensão ideal do agregado para os parâmetros de dosagem em questão. Esse procedimento resulta na obtenção de

traços de concreto leve mais eficientes e com menor consumo de aglomerante. A Figura 30 ilustra, ainda, a influência da dimensão máxima característica (Dmóx) da argila expandida no valor da "resistência ótima" do concreto leve.

Consumo de aglomerante ( k g / m 3 ) F i g u r a 3 0 . Relação entre resistência à compressão aos 2 8 dias e o consumo de cimento do concreto leve. Fonte: Rossignolo; Oliveira, 2 0 0 7 .

Nos concretos leves estruturais, a dimensão e a granulometria dos agregados têm mais influência nos valores da massa específica e da resistência à compressão do que, comparativamente, nos concretos convencionais (conforme as Figuras 31 e 32). Isso porque os valores da massa específica e da resistência à compressão dos agregados leves, como é o caso da argila expandida brasileira, são inversamente proporcionais a sua dimensão. A relação entre os valores de resistência à compressão e massa específica, denominada Fator de Eficiência (FE),13 é um parâmetro importante no desenvolvimento de projetos estruturais, especialmente naqueles em que o peso da estrutura tem bastante influência nas cargas permanentes, como as pontes de grandes vãos, em que esse valor chega a 70%. De forma geral, os concretos com agregados leves apresentam valores de FE superiores aos obtidos para os concretos convencionais, em condições similares de dosagem. A Figura 33 ilustra o efeito da redução do 13 Equação 1 apresentada no Capítulo 1.

0 0

45 i

40-

a»

25 • 20

Dimensão máxima característica da argila expandida (mm) F i g u r a 3 1 . Relação entre resistência à compressão do concreto leve e a dimensão máxima característica do agregado leve brasileiro. Fontes: Rossignolo et al., 2 0 0 3 ; Rossignolo; Oliveira, 2 0 0 7 .

•

Dmax 12,5mm

Dmax 19mm

1 0 -1 1450

1500

1550

1600

1650

1700

1750

M a s s a Específica Seca ( k g / m 3 ) F i g u r a 3 2 . Relação entre a resistência à compressão aos 28 dias e a massa especifica do concreto leve. Fonte: Rossignolo; Oliveira, 2 0 0 7 .

valor da massa específica do concreto nos valores do FE, com a substituição do agregado convencional por argila expandida. Mesmo o agregado leve sendo a fase limitante da resistência à compressão do concreto, o aprimoramento da qualidade da pasta cimentícia com o uso de aditivos e de adições resulta em melhorias consideráveis no desempenho dessa

Massa específica aparente do concreto (kg/m 3 ) F i g u r a 3 3 . Relação entre o fator de eficiência e a massa específica do concreto leve. Fonte: Sacht; Rossignolo; Santos; 2 0 0 7 .

propriedade (Rossignolo; Paulon; Agnesini, 2 0 0 1 ; Rossignolo; Agnesini, 2 0 0 2 ; Rossignolo, 2 0 0 3 ; Rossignolo etal., 2 0 0 3 ; Rossignolo; Oliveira, 2007).

4 . 2 Resistência à tração Os valores da resistência à tração dos concretos leves, tanto na compressão diametral como na flexão, são inferiores aos observados nos concretos com massa específica normal, para o mesmo nível de resistência à compressão. Esse fato deve ser atribuído ao elevado volume de vazios dos agregados leves, que pode chegar a 5 0 % do volume total no caso das argilas expandidas. Para o caso específico dos concretos produzidos com a argila expandida brasileira, observam-se valores de resistência à tração por compressão diametral variando entre 6 % e 9% da resistência à compressão. Já os valores de resistência à tração na Hexão variam entre 8% e 1 1 % da resistência à compressão (Tezuka, 1973; Evangelista etal., 1996; Gomes Neto, 1998; Rossignolo; Agnesini, 2 0 0 2 ; Rossignolo; Oliveira, 2007). A Tabela 9 apresenta algumas expressões para a estimativa dos valores das resistências à tração por compressão diametral e na flexão dos concretos leves em função da resistência à compressão. Segundo os estudos apresentados por Ros-

Referência Slate et al. (1986)

Resistência à tração (MPa) Compressão diametral (f!D)

0,42. fc 0 5

Flexão (f<IM)

Õ;54í c

Zhang e OjcJ>rv (1991 a)

0,23.fco

067

0,73 V -

CEB/FIP (1977)

0,23.f w

067

0,464

ACI 318 (2008)

0,48.f

Observações 62 > fc > 21 MPa

067

0,53.f ç 0,5

T a b e l a 9 . Relações entre a resistência à compressão e as resistências ã tração por compressão diametral e à tração na flexão dos concretos leves. f(

= Resistência à compressão em corpos-de-prova cilíndricos (MPa).

f cu = Resistência à compressão em corpos-de-prova cúbicos (MPa).

signolo (2003), dentre os expressões apresentadas na Tabela 9, a indicada pelo ACI 31 8 (2008) foi a que apresentou melhores resultados na estimativa dessas propriedades para concretos com argila expandida brasileira.

4.3 Módulo de deformação e curva

tensão-deformação

Assim como a maioria das propriedades dos concretos leves, o módulo de deformação está diretamente relacionado com o tipo e com a quantidade de agregado leve utilizado. Quanto mais próximos forem os valores do módulo de deformação do agregado e da pasta de cimento, melhor será o comportamento do concreto no regime elástico. Como os agregados leves apresentam valores do módulo de deformação relativamente baixos, os concretos leves apresentam valores de módulo de deformação inferiores aos observados para os concretos convencionais. Normalmente, o valor do módulo de deformação do concreto leve varia entre 5 0 % e 8 0 % do valor do módulo de deformação do concreto com massa específica normal, para valores de resistência à compressão variando entre 2 0 MPa e 5 0 MPa. Segundo Rossignolo (2005), essa relação também se aplica aos concretos com argila expandida brasileira. A Tabela 10 apresenta algumas expressões mencionadas em documentos normativos que relacionam o valor do módulo de deformação do concreto leve com os respectivos valores de resistência à compressão e de massa específica. Nessa tabela encontra-se também uma expressão proposta por Rossignolo (2005) específica para concretos com argila expandida brasileira, resultado do ajustado da expressão indicada pelo ACI 3 1 8 (2008). Quanto ao desenvolvimento da curva tensão-deformação dos concretos com argila expandida brasileira, o trabalho desenvolvido por Rossignolo (2005) indica comportamento linear (elástico) até cerca de 80% do carregamento último (Figura 34). Nos concretos convencionais, esse valor é cerca de ó0%. Na curva tensão-deformação, com deformação controlada, Rossignolo (2003) observa que a parte ascendente da curva tensão-deformação dos concretos com argila expandida torna-se mais linear à medida que a resistência do concreto aumenta, enquanto a parte descendente da curva, após a ruptura, torna-se mais íngreme (Figura 35), conforme modelo proposto por Carrasquilo et oi (1981).

50 /

45 /

ó 3 dias 7 dias

40 35

CL |

O «O IA c .o

30 25

20 15

10 5 0

L 0

(Deformação X I O 3) F i g u r a 3 4 . Diagrama tensõo-deformaçõo de concretos com argila expandida brasileira. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 5 .

4 . 4 Retração por secagem Para o mesmo nível de resistência à compressão, os concretos com agregados leves costumam apresentar valores de retração por secagem maiores que os obtidos nos concretos convencionais, uma vez que o agregado leve oferece baixa restrição à movimentação causada pela pasta de cimento. De acordo com Hoff (1991), os concretos com agregados leves apresentam valores de retração por secagem entre 5 0 0 . 1 0 ó m/me 1000. I O 6 m/m. No estudo realizado por Rossignolo e Agnesini (2001b) sobre concretos com argila expandida brasileira, observam-se valores de retração por secagem aos 4 4 8 dias

40 o O. 30 o <0 «A c tf

20 -

10 -

(Deformação X I O 3) F i g u r a 3 5 . Diagrama tensão-deformaçõo, com deformação controlada, de concretos com argila expandida brasileira. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 3 .

variando entre 6 0 0 . I O 0 m/m e 8 0 0 . 1 0 * m / m . Nesse estudo se apresenta, ainda, o efeito de diversos procedimentos de cura e da adição de polímeros modificadores no desenvolvimento da retração por secagem em concretos com agregados leves. A previsão do valor final da retração por secagem dos concretos leves pode ser realizada utilizando a formulação apresentada no ACI 209R-92 (1997). No estudo realizado por Rossignolo e Agnesini (2001 b), foi observado que os valores experimentais obtidos em concretos com argila expandida foram similares aos obtidos teoricamente utilizando a Equação 3 (ACI 209R-92, 1997), como pode ser observado na Figura 36. Nessa equação, S, representa o valor da retração por secagem (x 10*) aos / dias e Sult representa o valor final estimado para a retração por secagem (x IO-6).

Referência

Equação*

Observações

Rossignolo (2005)

Ec = 0,049 . Y1'5 . fc0-5 [MPa]

fc < 50 MPa

ACI 318 (2008)

Ec = 0,043 . Y 1 - 5 . fc0-5 [MPa]

fc < 41 MPa

NS 3473 (1998)

Ec = 9.5 . fcck0-3. (Y / 240011-5 [GPa]

fcck < 85 MPa

BS 8110 Part.2 (1997)

Ec = 1,7 . (y / 1000) 2 . M- 3 [GPa]

CEB (1978)

Ec = 1,6 . Y2 • (fcck + 8) 0-33.10Ò [GPa]

T a b e l a 1 0 . Equações para cálculo do módulo de deformação. *E c = módulo de deformação; y = massa específica (kg/m3); fc = res. compressão (150 x 3 0 0 mm - cilíndrico); K

= res. compressão (100 x 2 0 0 mm - cilíndrico); f., = res. compressão (cubo 100 mm).

1000 900

800

^o 700 X 600 .§ 5 0 0 V/-

i: 400

300

200

100 0

710

610

550

480

440

Consumo de cimento (kg/m 3) F i g u r a 3 6 . Retração por secagem dos concretos leves: comparação entre os valores obtidos experimentalmente e os obtidos pela Equação 3 (ACI 209R-92, 1997). Fonte: Rossignolo; Agnesini, 2 0 0 1 b .

S ult = ( ( 3 5 + t ) / t )

4 . 5 Propriedades

(3)

térmicas

O ar aprisionado na estrutura celular dos agregados leves reduz a absorção e a transferência de calor em relação aos agregados convencionais. Com isso, a utilização do concreto leve na vedação das fachadas e na cobertura das edificações reduz a absorção e a transferência para o ambiente interno do calor proveniente da radiação solar (EuroLightCon, 1998; Holm; Bremner, 2000). A Tabela 1 1 apresenta uma comparação entre os valores de condutividade térmica, expansão térmica, difusão térmica e calor específico entre o concreto com agregados leves e o concreto convencional. A Figura 3 7 apresenta os resultados da avaliação realizada por Sacht, Rossignolo e Santos (2007) sobre a influência da argila expandida brasileira na condutividade térmica dos concretos. Nesse estudo foram avaliados concretos com massa específica entre 1200 kg/m3 e 2 4 0 0 kg/m3, utilizando o método do fio quente paralelo. Os valores da condutividade térmica variaram entre 0 , 5 4 W/m.°K e 1,8 W/m.°K.

1.2-

y = 0,001

0.2-

0.0 1000

R 1200

1400

1600

1800

2000

2200

lx-0,8284

= 0,9924 2400

2600

M a s s a específica (kg/m 3 ) F i g u r a 3 7 . Influência da massa específica do concreto com argila expandida no valor da condutividade térmica. Fonte: Sacht; Rossignolo; Santos, 2 0 0 7 .

4.6

Durabilidade Recorrentemente é considerada a idéia de que o uso de agregados porosos au-

menta a permeabilidade do concreto aos fluidos e, com isso, diminui a resistência do concreto aos agentes agressivos. Os resultados de diversas pesquisas permitem constatar que não é o caso (Holm; Bremner, 1994; EuroLightCon, 1998; Chandra; Berntsson, 2002). Nessa mesma linha, diversos estudos realizados com concretos com argila expandida brasileira indicam que o uso desse agregado não necessário mente reduz a durabilidade do concreto (Rossignolo, 2 0 0 3 ; Rossignolo; Agnesini, 2 0 0 4 ; Rossignolo; Agnesini, 2005b). Para a avaliação da durabilidade do concreto, deve-se dar atenção especial a sua estrutura porosa, isto é, se a porosidade é constituída por poros conectados ou não. Assim, é essencial a distinção entre sistemas fechados ou abertos quando se pretende avaliar a relação entre a porosidade e a permeabilidade. A Figura 38 apresenta uma ilustração da diferença entre porosidade e permeabilidade, demonstrando que a conectividade entre os poros é um pré-requisito para que ocorra o transporte de agentes agressivos no concreto. Um material pode ser poroso e, no entanto, ser estanque (caso "c" da Figura 38). Assim, o uso de agrega-

o 4Ío g w 5

o o CN

o K I O CN

CN CN o"

O CN 1

K O O o" I CN O o o"

O O o CN

a > c £ < D — i i—

O U")

00 CN o"

o CN

O CO o" CO «O o"

CO • —

O o o"

_E o

o t— ü c O v

•si O ~o •s> O u

O •i/O > 0) v_ 1/5

O O

o u 'O g 'u c <a> CD

0) o Q. CD

O» »_ O

v<D -<Dy^ "D O O I3 à "D C O O

U E E — o •io o J2 Q

O u <D Ê _ ~o O *•-a > <J — o CO C—'

c •— O Q_ X

Q-

_0 -D .O

dos porosos não resulta necessariamente em concretos com maior permeabilidade e, como conseqüência, com menor durabilidade, quando os fenômenos relevantes dependem do transporte de agentes agressivos. Diversos estudos comparativos demonstraram que os concretos com agregados leves apresentam valores de permeabilidade aos fluidos iguais ou inferiores aos observados para os concretos convencionais, para os mesmos níveis de resistência à compressão (Zhang; Gj(j)rv, 1991c; Holm; Bremner, 2000; Chandra; Berntsson, 2002). Esse fato pode ser atribuído especialmente aos seguintes fatores: •

Redução nos valores da relação água/aglomerante dos concretos leves em relação aos concretos convencionais, para se obter os mesmos valores de resistência à compressão;

•

Diminuição das fissuras internas do concreto pela redução da diferença entre os valores dos módulos de deformação do agregado e da pasta de cimento;

•

Melhoria da qualidade da zona de transição pasta-agregado.

A melhoria da qualidade da zona de transição pasta-agregado, assunto que abordaremos no próximo capítulo, contribui significativamente para a redução da permeabilidade dos concretos leves em comparação com os concretos convencionais. Normalmente, a zona de transição pasta-agregado é a região de origem das primeiras microfissuras do concreto, quando solicitado mecanicamente, e apresenta maior permeabilidade do que a pasta bem como altos teores de hidróxido de sódio e de etringita. Esse efeito pode ser observado no fenômeno da carbonatação, que ocorre mais intensamente em regiões com maior permeabilidade, permitindo a rápida difusão do dióxido de carbono, e com maior quantidade de hidróxido de cálcio, como ocorre na zona de transição de concretos convencionais com elevada relação água/cimento. Um exemplo desse efeito pode ser observado no estudo realizado por Silva (2007), no qual se observou que a zona de transição dos concretos convencionais mostra-se o caminho preferencial para avanço da frente de carbonatação. A Figura 39 ilustra as duas faces de um corpo-de-prova após ruptura por compressão diametral, com tratamento colorimétrico, indicando a facilitação da ocorrência da carbonatação na zona de transição, especificamente nas regiões assinaladas (a),

a. alfa porosidade/baixa permeabilidade

b. poroso/alta permeabilidade

c. poroso/ não^permeável

d. baixa porosidade/alta permeabilidade

F i g u r a 3 8 . Representação esquemática da relação entre porosidade e permeabilidade. Fonte: EuroLightCon, 1998.

(b) e (c), locais em que as rupturas ocorreram na interface pasta-agregado e estão totalmente carbonatadas. Nos concretos com agregados leves, mesmo com elevada relação água/cimento, em função das características diferenciadas da zona de transição, esse efeito é significativamente reduzido, como pode ser observado na Figura 40, que ilustra a profundidade de carbonatação em um concreto leve com relação a/c igual a 0 , 7 7 (Rossignolo; Pereira, 2005). Um importante estudo sobre a carbonatação do concreto com agregados leves foi realizado por Holm e Bremner (1994), na década de 1980, no navio americano USS Selma, produzido com concreto leve estrutural durante a Primeira Guerra Mundial e que ainda se encontra exposto em ambiente marinho. Observou-se, nesse estudo, que o concreto apresentava espessura média de carbonatação de 2 mm. Os resultados apresentados por Rossignolo (2005) indicam que a distribuição uniforme das tensões internas dos concretos com argila expandida reduz a formação das microfissuras, resultando em uma curva tensão-deformação linear até, pelo menos, 80% do carregamento último. Isso significa que a permeabilidade do concreto leve, com origem nas microfissuras, começa a aumentar a cerca de 80% do carregamento último, em vez de 60%, como normalmente ocorre nos concretos convencionais.

F i g u r a 3 9 . Ilustração do avanço da frente de carbonatação em concretos com agregados convencionais. Fonte: Silva, 2 0 0 7 .

Um dos principais problemas associados à durabilidade do concreto armado exposto em ambiente marinho está relacionado com a corrosão da armadura pela ação de íons cloreto. Estudos apresentados por Rossignolo (2003) indicam valores semelhantes de difusão de íons cloreto em concretos produzidos com argila expandida e com agregados convencionais, demonstrando, assim, a baixa influência do agregado na resistência do concreto leve à penetração e difusão de íons cloretos. Assim como nos concretos convencionais, a utilização de adições minerais pozolânicas e aditivos poliméricos aumenta significativamente o desempenho das propriedades relacionadas à durabilidade dos concretos com argila expandida. As adições minerais pozolânicas, como o metacaulim e a sílica ativa, reduzem a porosidade e a quantidade de hidróxido de cálcio da pasta de cimento, melhorando a qualidade da zona de transição pasta-agregado, aumentando, assim, a proteção da armadura contra a ação dos agentes agressivos (Rossignolo, 2 0 0 3 ; Rossignolo; Oliveira, 2 0 0 6 e 2007). Os aditivos poliméricos, como o látex estireno-butadieno (SBR), também promovem melhorias significativas no desempenho das propriedades relacionadas ao transporte de agentes agressivos no concreto com argila expandida, especialmente pelos efeitos de redução da relação água/cimento e da porosidade permeável,

F i g u r a 4 0 . Ilustração do avanço da frente de carbonatação em concretos com argila expandido. Fonte: Rossignolo; Pereira, 2 0 0 5 .

conseqüência do efeito de preenchimento dos poros, como pode ser observados nos estudos realizados por Rossignolo e Agnesini (2004).

4 . 7 Considerações sobre as propriedades

dos concretos leves

Neste capítulo foram apresentados alguns aspectos sobre a influência da argila expandida nas propriedades do concreto estrutural. Com base nos resultados apresentados, assim como nas conclusões de pesquisas correlatas, pode-se constatar que a argila expandida promove alterações significativas nas propriedades dos concretos, sendo, assim, fundamental o entendimento dessas modificações para a correta especificação desse material. A argila expandida tem natureza bem diversa da natureza dos agregados convencionais, como baixa resistência mecânica, estrutura porosa e elevados valores de absorção de água. Com isso, todas as etapas do processo de produção de elementos estruturais em concreto com agregados leves, desde a concepção até os aspectos de durabilidade em idades avançadas, devem ser reavaliadas em função das especificidades desse agregado. Na etapa de concepção do projeto, deve-se avaliar se a utilização de concretos com agregados leves, em substituição ao concreto convencional, promoverá, por exemplo, a redução de custos, a melhoria do desempenho da edificação ou a facilitação do processo produtivo. O processo de dosagem dos concretos com agregados leves deve considerar, além dos parâmetros usuais, a necessidade de projetar um concreto com massa

específica particular, a elevada absorção de água dos agregados, a variação da massa específica do agregado leve em função de sua dimensão e a influência das características dos agregados leves nas propriedades dos concretos. A manutenção da trabalhabilidade do concreto após a mistura depende do teor de umidade dos agregados leves, podendo, em alguns casos, se considerar a inclusão adicional de água à mistura como forma de compensar a absorção dos agregados. Em casos especiais, como lançamento por bombeamento, o agregado deve ser saturado antes da mistura. Além da influência direta no valor da massa específica, o agregado leve apresenta-se como o principal limitante da evolução dos valores de resistência à compressão do concreto. Respeitando as especificadas de dosagem, o concreto com agregados leves apresenta um valor particular de resistência à compressão denominado "resistência ótima", a partir da qual o aumento do teor de aglomerante não apresenta melhoria no desempenho dessa propriedade. Os valores da resistência à tração dos concretos leves, tanto na compressão diametral como na flexão, são inferiores aos observados nos concretos com massa específica normal, para o mesmo nível de resistência à compressão. Com a maior proximidade entre os valores do módulo de deformação da argamassa e dos agregados leves, em comparação com os agregados convencionais, ocorre uma melhoria do comportamento do concreto no regime elástico, resultando no aumento do trecho linear da curva tensão-deformação. No entanto, a substituição dos agregados convencionais por agregados leves pode promover a redução dos valores do módulo de deformação em até 5 0 % . Os concretos com agregados leves apresentam aumento dos valores de retração por secagem quando comparados aos concretos convencionais, uma vez que o agregado leve oferece menos restrição à movimentação da matriz de cimento. O uso de argila expandida reduz significativamente os valores de condutividade térmica do concreto e, de modo geral, não altera a permeabilidade a agentes agressivos desse material. Para os mesmos níveis de resistência à compressão, os concretos com agregados leves apresentam valores de permeabilidade aos fluidos iguais ou inferiores aos

observados para os concretos convencionais. Esse fato deve-se, especialmente, à redução nos valores da relação água/aglomerante dos concretos leves (para se obter a mesma resistência à compressão), à diminuição das fissuras internas pela redução da diferença entre os valores dos módulos de deformação do agregado e da pasta de cimento e melhoria da qualidade da zona de transição pasta-agregado.

MICROESTRUTURA DO CONCRETO LEVE 5.1 Zona de transição nos concretos

convencionais

Monteiro (1993) afirmo que, além do trabalho sistemático para conhecer e controlar a microestrutura da pasta de cimento, visando à melhoria das propriedades do concreto, é importante que sejam realizados estudos que abordem a melhoria da qualidade da zona de transição existente entre o agregado e a pasta de cimento. Segundo Paulon (2005), existe uma forte relação entre a espessura e a qualidade da zona de transição e as propriedades mecânicas e a durabilidade dos concretos. A zona de transição influencia, diretamente, as propriedades relacionadas à resistência mecânica, o módulo de deformação, o mecanismo de propagação de fissuras e a permeabilidade de agentes agressivos nos concretos, demonstrando, assim, a grande importância do estudo da zona de transição pasta-agregado. Os principais desenvolvimentos da microestrutura da zona de transição desde a mistura dos materiais constituintes do concreto podem ser resumidos da seguinte forma (Paulon, 1991; Monteiro, 1993; Ollivier et ai,

1995):

a) Inicialmente, no concreto fresco, filmes de água envolvem os agregados pelo efeito parede, originando uma relação água/cimento superior na região próxima ao agregado, em comparação àquela existente na pasta de cimento; b) Em seguida, íons produzidos pela dissolução de vários componentes do cimento se combinam para formar, principalmente, etringita, hidróxido de cálcio e silicato de cálcio hidratado;

Devido à maior relação água/cimento, os produtos cristalinos na vizinhança dos agregados são caracterizados por cristais maiores e, assim, formam uma estrutura mais porosa e mais rica em hidróxido de cálcio e em etringita do que a observada na pasta de cimento.

A resistência da pasta de cimento depende, essencialmente, das forças de atração de Van der Walls, ou seja, a resistência será maior quanto mais compacta for a pasta e quanto menos cristalinos forem os produtos de hidratação. Dessa forma, a zona de transição apresenta resistência mecânica mais baixa do que a da pasta de cimento, sendo, assim, a região do concreto mais vulnerável à microfissuração, que influencia negativamente algumas propriedades desse material, como a permeabilidade e a resistência mecânica. A vulnerabilidade da zona de transição à microfissuração existe tanto nos períodos iniciais da hidratação (quando o concreto é submetido a tensões de tração induzidas pela retração por secagem e por variações térmicas) quanto no estado endurecido do concreto (pela ação das solicitações externas), devido a deformações diferenciais entre a pasta de cimento e o agregado, que facilmente excedem a resistência-limite da zona de transição, causando, assim, as microfissuras. Como os cristais de hidróxido de cálcio tendem a se precipitar em camadas preferenciais e apresentam pouca aderência, as microfissuras tendem a se formar rapidamente, em uma direção paralela às camadas (Monteiro, 1993; Maso, 1996; Metha; Monteiro, 2008). Dessa forma, pode-se resumir que os fatores que mais influenciam na baixa resistência mecânica da zona de transição entre o agregado e a pasta de cimento são os grandes cristais de hidróxido de cálcio orientados preferencialmente, o elevado volume de poros e a presença de microfissuras (Figura 41). A estrutura da zona de transição pode ser alterada e densificada de diversas formas. Dentre essas, a mais utilizada e efetiva mostra-se por meio da incorporação de adições minerais, contribuindo assim para um melhor desempenho das propriedades dos concretos. Algumas pesquisas apresentam resultados demonstrando que as adições minerais são capazes de produzir uma significativa redução da espessura da zona de transição

F i g u r a 4 1 . Micrografia (MEV) da zona de transição pasta-agregado do concreto com agregados convencionais. Fonte: Rossignolo; Agnesini, 2 0 0 5 a .

pasta-agregado, contribuindo, dessa forma, para a melhoria do desempenho das propriedades relacionadas à resistência mecânica e à durabilidade do concreto (Paulon, 1991; Monteiro, 1993; Kjellsen etal., 1998; Paulon; Dal Molin; Monteiro, 2004). A redução da espessura da zona de transição com a utilização de adições minerais pode ser explicada por diversos fatores: menor permeabilidade do concreto fresco, causando assim menor acúmulo de água de exsudação na superfície do agregado; presença de vários núcleos de cristalização que contribuem para a formação de cristais menores de hidróxido de cálcio e com menor tendência de cristalização em orientações preferenciais; e a gradual densificação do sistema dos produtos de hidratação por meio de ações pozolânicas lentas entre o hidróxido de cálcio e a adição mineral (Bentur; Cohen, 1987; Scrivener etal., 1988; Metha; Monteiro 2008). Nos estudos desenvolvidos por Monteiro e Metha (1986 e 1988), foi verificado que a espessura da zona de transição variou de 5 0 um, para concreto sem adições minerais, para valores inferiores a 10 |.im, em concretos com sílica ativa. Outro fator importante na estrutura e na espessura da zona de transição pastaagregado é o tipo de agregado. Alguns estudos sobre a microestrutura de concretos com agregados leves demonstraram que a interação entre esse tipo de agregado e

o posto de cimento é diferente da ocorrida nos concretos com agregados convencionais (Wasserman; Bentur, 1996, 1997, 1998; Chen; Schneider, 1998; Vieira, 2 0 0 0 ; Rossignolo, 2003).

5 . 2 Zona de transição nos concretos com agregados

leves

A natureza da interação entre o agregado leve e a pasta de cimento depende essencialmente do teor de umidade e da porosidade aberta da região externa do agregado. Quando os agregados leves utilizados forem previamente saturados ou apresentarem uma camada externa densa, sem porosidade permeável, a natureza da zona de transição será muito próxima da observada nos concretos com agregados convencionais. Entretanto, para agregados leves com porosidade aberta na face externa e com baixo teor de umidade, ocorre a redução da espessura da zona de transição, em função da diminuição da relação água/cimento da pasta nessa região, ocasionada pela absorção de água do agregado. Esse efeito é denominado por alguns pesquisadores "filtragem" ou "densificação". A diminuição da espessura da zona de transição pasta-agregado pode ser atribuída, também, à redução do efeito parede nos agregados leves, normalmente mais rugosos e porosos que os agregados convencionais (Holm et ai, 1984; Zhang; Gj<j>rv, 1990a; Sarkar et ai, 1992; Zhang; Gj^rv, 1992; Lo et ai, 1999; Vieira, 2000). Segundo Zhang e Gj(|>rv (1990) e Wasserman e Bentur (1996), a interface entre o agregado leve e a pasta de cimento apresenta baixa porosidade e caracteriza-se pela alta ancoragem mecânica entre o agregado leve e a pasta de cimento, conseqüência da rugosidade da superfície do agregado. Nos estudos realizados por Khokhrin (1973) sobre a interface entre o agregado leve e a pasta de cimento, utilizando técnicas de análise da resistência à compressão em regiões particulares do concreto leve, observou-se que a zona de transição pasta-agregado apresentou resistência à compressão entre 9 MPa e 15 MPa, enquanto a pasta de cimento apresentou valores variando entre 6 MPa e 8 MPa. Holm e Bremner (1994) examinaram várias estruturas de concreto com agregados leves expostas em ambientes marinhos há mais de 6 0 anos e verificaram que o agrega-

do leve apresentava boa aderência à pasta e que a quantidade de sílica (Si) presente na interface pasta-agregado era maior que a presente na pasta de cimento. Os estudos realizados por Sarkar et al. (1992) e Wasserman e Bentur (1996) indicaram que a redução da espessura da zona de transição pasta-agregado melhora o desempenho das propriedades relacionadas à resistência mecânica e à durabilidade dos concretos leves, demonstrando, assim, a grande importância do estudo da zona de transição pasta-agregado nos concretos leves.

5 . 3 Zona de transição nos concretos com argila expandida

brasileira

Para melhor compreender a atuação da argila expandida brasileira na microestrutura do concreto, apresentamos a seguir uma análise do efeito desse agregado na zona de transição interfacial pasta-agregado (Rossignolo, 2 0 0 7 e 2009). Esse estudo foi realizado de forma comparativa, utilizando também o agregado basáltico, com as seguintes técnicas:

•

Análise quantitativa por EDS (espectrografia de raios-X por dispersão de energia) associada ao MEV (microscópio eletrônico de varredura); e

•

Análise de imagens obtidas no MOT (microscópio ótico de transmissão).

Os materiais utilizados para a produção dos concretos foram: cimento Portland de alta resistência inicial (CPV ARI), com massa específica de 3,12 g/cm3 e área específica Blaine de 4 . 6 8 7 cm2/g; areia natural com dimensão máxima de 2,4 mm e massa específica de 2,63 g/cm3; brita basáltica com dimensão máxima de 9,5 mm; e argila expandida de fabricação nacional com dimensão máxima de 9,5 mm. u Foram produzidos dois tipos de concretos, com argila expandida e com brita basáltica, com relação água/cimento de 0 , 4 0 e relação cimento/agregado de 1:1, em massa. Foram moldados 5 corpos-de-prova de 35 mm de diâmetro e 7 0 mm de altura para cada tipo de concreto. Após a moldagem, os corpos-de-prova foram acondicionados em câmara úmida (23 ± 2°C e 95 ± 5 % UR) e desmoldados após 24 14 Mais detalhes sobre os materiais utilizados podem ser obtidos em Rossignolo (2003).

horos. Em seguida, permaneceram na câmara úmida por mais 2 7 dias. Após esse período, os corpos-de-prova foram envolvidos por filme plástico e armazenados em sala climatizada (25 ± 3°C e óO ± 15% UR) até a realização das análises experimentais, que ocorrem aos 100 dias de idade para as análises em MEV e aos 160 dias para as análises em MOT.

5 . 3 . 1 Análise quantitativa EDS-MEV A análise da zona de transição entre o agregado e a pasta de cimento foi feita por meio da verificação quantitativa dos principais produtos da hidratação de cimento nas proximidades do agregado, como CH (hidróxido de cálcio), C-S-H (silicato de cálcio hidratado), AFt (etringita) e AFm (monosulfoaluminato de cálcio). Essa análise foi feita utilizando os resultados das pesquisas realizadas por Taylor e Newbury (1984), Wasserman e Bentur (1996) bem como Kjellsen et cr/. (1998), onde foram apresentados valores numéricos entre as relações das massas atômicas de alguns óxidos presentes na pasta de cimento ( S i 0 2 [Si], CaO [Ca], Fe 2 0 3 [Fe], A l 2 0 3 [Al] e S 0 3 [S]) para associá-las à presença dos produtos do cimento hidratado, como apresentado abaixo:

C-S-H: 0,8 < Ca/Si < 2,5

(Al + Fe)/Ca < 0,2

CH:

Ca/Si > 1 0

(Al + Fe)/Ca ^ 0 , 0 4

AFm:

Ca/Si > 4

(Al + Fe)/Ca > 0,4

S/Ca ^ 0,04 S/Ca > 0,15

Assim, a determinação da espessura da zona de transição pasta-agregado para os dois tipos de concreto, com 100 dias de idade, foi realizada pela análise dos perfis de Ca/Si, (Al+Fe)/Ca e S/Ca, utilizando a análise semiquantitativa por EDS (espectrografia de raios-X por dispersão de energia) associada ao MEV (microscópio eletrônico de varredura), em vários pontos ao longo de uma linha perpendicular à interface pasta-agregado. A análise das amostras foi realizada no Núcleo de Química (NQ) do Departamento de Materiais de Construção (DMC) do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), em Lisboa, Portugal, utilizando um microscópio eletrônico da marca JEOL, modelo JSM-6400, com filamento de tungstênio.

Para cada tipo de concreto foram analisados dez perfis, com 15 pontos cada, ao longo de uma linha perpendicular à interface pasta-agregado (Figuras 42 e 43). O comprimento do perfil analisado, perpendicular à interface, foi de aproximadamente 1 80 pm, sendo 4 0 fjm no agregado e 140 pm na pasta de cimento. Foram utilizadas cinco amostras polidas para cada tipo de concreto, preparadas segundo a metodologia descrita em Rossignolo (2003).

argila expandida

m a t r i z de cimento

matriz « cimento

Í5KU

i f i v n F í L01 X500 15a*/*. \ *

I3KU

—

10Kn

110 1

X 5 0 0 ' 15mn

F i g u r a 4 2 . Micrografia (MEV) do perfil de

F i g u r a 4 3 . Micrografia (MEV) do perfil de

análise nas amostras polidas de concreto com

agregado basáltico. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 9 .

argila expandida. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 7 .

As Figuras 4 4 e 4 5 apresentam os resultados dessas análises. Os valores obtidos para as relações (Al+Fe)/Ca e S/Ca indicam que nenhum dos concretos estudados apresentou teores significativos de AFm ou de AFt, considerando que os elementos Al, Fe e S estão presentes na pasta de cimento, predominantemente nas fases AFt e AFm. Observa-se, também, que não houve uma região preferencial para a formação de AFm e AFt, por exemplo, na zona de transição pasta-agregado. Com isso, a espessura da zona de transição foi determinada por meio da análise do comportamento da relação Ca/Si, que apresentou variação significativa na região próxima ao agregado, possibilitando, assim, a identificação da zona de transição. A espessura da zona de transição foi definida como a distância entre a interface pasta-agregado e o ponto em que os valores da relação Ca/Si apresentaram estabilização.

100

Bcsahc

Mc fiz

O O '

•

• t

o oc

•

•• •

zona de Iran siçáo

•

0.1

•

•40 - 3 0 -20 -10

100 110 120 130 140

Distância d a Interface ( O m ) F i g u r a 4 4 . Relações entre C a / S i para o concreto com agregado basáltico. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 9 .

o o •o v>

3. ® OC

0.1

•40 -30 -20 -10

70 80

<?0 100 110 120 1 30 140

Distância d a Interface ( m ) F i g u r a 4 5 . Relações entre C a / S i para o concreto com argila expandida. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 7 .

Nos concretos com argila expandida, o valor obtido para espessura da zona de transição foi de 30 pm, enquanto nos concretos com agregado basáltico foi de 55 pm, demonstrando, assim, que a absorção de água da argila expandida promove a redução da espessura da zona de transição, em função da redução da

relação água/cimento da pasta nessa região, efeito esse denominado "filtragem" ou "densificação". Observou-se também diminuição do teor de hidróxido de cálcio (CH) na região da zona de transição dos concretos com argila expandida, em comparação com o concreto com agregado basáltico, que pode ser constatada pela redução dos valores da relação Ca/Si nessa região.

5 . 3 . 2 A n á l i s e de imagens obtidas no M O T Para análise qualitativa de imagens obtidas em microscopia ótica de transmissão (MOT) foram utilizadas lâminas delgadas de concreto com 30 |.im de espessura (Figura 46), preparadas segundo procedimento descrito por Rossignolo (2003), com 160 dias de idade. Foi utilizado um microscópio ótico da Marca Olympus, modelo BX60, associado a um sistema informatizado de análise de imagens, alocado no Núcleo de Química (NQ) do Departamento de Materiais de Construção (DMC) do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) de Lisboa. A análise das imagens dos concretos obtidas em MOT, realizada com a intenção de complementar os estudos da zona de transição utilizando MEV associado ao EDS, possibilita avaliar o comportamento dos grãos anidros de cimento nas proximidades do agregado. b)

F i g u r a 4 6 . Lâminas delgadas de (a) concreto leve e (b) concreto com basalto. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 3 .

Os grãos anidros de cimento Portland, como C 2 S (belita) e C 3 S (alita), podem ser facilmente identificados nas imagens obtidas no microscópio ótico de transmissão (MOT), com mostra a Figura 4 7 . Foram realizadas dez análises para cada tipo de concreto, para a verificação do comportamento dos grãos anidros de cimento nas proximidades dos agregados, obtendo-se, assim, informações qualitativas sobre a zona de transição pastaagregado. As imagens foram produzidas no modo de luz transmitida com polos paralelos (LTPP), com magnificação de 200x. Nos resultados dessa análise observou-se que a espessura da zona de transição, caracterizada pela região com baixa quantidade de grãos anidros de cimento próximo ao agregado, apresentou valores próximos aos obtidos no estudo de MEV associado ao EDS, ou seja, aproximadamente 5 0 jum para os concretos com basalto e 30 .um para os concretos com argila expandida, como pode ser observado nas Figuras 48 e 49. Vale salientar que na escolha e na análise das amostras de concreto, para o estudo da interface entre o agregado e a matriz de cimento, tanto no MEV quanto no MOT, os seguintes cuidados foram tomados: foram utilizadas as amostras do centro do corpo-de-prova; o corte das amostras foi feito em planos perpendiculares ao sentido de moldagem; foram analisadas as interfaces ao redor dos agregados que apresentaram

aiíta

•

belita

F i g u r a 4 7 . Micrografia (MOT) da pasta de cimento (400x). Fonte: Rossignolo, 2 0 0 3 .

* •V< y* A

•V •

' 4 -

. V

•

* *

•.v r .

• • .. <•

.sr;

rian

F i g u r a 4 8 . Micrografia (MOT) da zona de transição dos concretos com argila expandida. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 3 .

X, • 4

R e i ••'TLE -•.. • .•*

.•f ,

•? *

• '.

* • w» - • . *

V * r j• > . ^ f ' «v ' ,< • ' K. F "L? ' A'..*»

»-

rjmm

F i g u r a 4 9 . Micrografia (MOT) da zona de transição dos concretos com brita basáltica. Fonte: Rossignolo, 2 0 0 3 .

dimensão máxima (9,5 mm) na superfície analisada, evitando, assim, regiões com probabilidade de exsudaçõo, como as partes superior e inferior do agregado.

5 . 3 . 3 Considerações sobre a s a n á l i s e s da z o n a de transição Os resultados dessas análises corroboram as afirmações de diversos pesquisadores de que a zona de transição pasta-agregado em concretos com agregados leves apresenta características diferenciadas, quando comparada com a dos concretos convencionais, como redução da espessura, redução da quantidade de poros, aumento do teor de grãos anidros de cimento Portland e redução da quantidade e do tamanho dos cristais de hidróxido de cálcio. Esse fenômeno apresenta forte influência nas propriedades dos concretos leves, como a resistência mecânica, o módulo de deformação, o mecanismo de propagação de fissuras e a permeabilidade de agentes agressivos nos concretos, conforme discutimos anteriormente no Capítulo 4. Informações mais detalhadas sobre o efeito da argila expandida, da sílica ativa e do látex SBR na microestrutura do concreto podem ser obtidas nos estudos desenvolvidos por Rossignolo (2003, 2 0 0 7 e 2009).

APLICACÕES DO CONCRETO LEVE /

Apesar

d e o c o n c r e t o l e v e e s t r u t u r a l apresentar aplicações nos

mais diversos setores da construção civil, sua viabilidade técnica e econômica é maior em estruturas nas quais grande parte das solicitações deve-se ao peso próprio, como pontes e edificações de múltiplos pavimentos, em construções que envolvem transporte de componentes, caso dos sistemas construtivos pré-fabricados, e em estruturas flutuantes, como plataformas e tanques.

6.7 Aplicações pelo

mundo

O fim da validade da patente obtida por Hayde para a produção de agregados leves, em 1946, e a reconstrução do pós-guerra ajudaram a disseminar a tecnologia dos concretos leves pelo mundo em aplicações que se beneficiavam da redução da massa específica do concreto, como:

•

Edificações de múltiplos pavimentos: em locais com solo com baixa capacidade de suporte e com a finalidade de reduzir as solicitações estruturais ocasionadas pelo peso próprio;

•

Construções pré-fabricadas: com a finalidade de beneficiar o transporte e a montagem das peças;

•

Estruturas especiais, como pontes e coberturas de grandes vãos e estruturas flutuantes.

Nos estudos realizados por CEB/FIP (1977), Holm e Bremner (2000), as estruturas moldadas in loco com concreto leve mostraram-se, em média, de 5 % a 10% mais baratas do que as executadas com concreto convencional, ao passo que em pontes com grande comprimento, também moldadas in loco, a redução de custos atingiu até 15% do valor da obra. Com a utilização da tecnologia da pré-fabricação, observou-se que os valores da redução de custos apresentados podem dobrar, devido às seguintes particularidades:

•

Redução dos custos de transporte por unidade de volume de concreto, entre 20% e 50%;

•

Possibilidade de produzir peças com dimensões maiores, utilizando os mesmos equipamentos da fábrica e do canteiro;

•

Redução do tempo de montagem das estruturas — entre 2 5 % a 50%.

A seguir serão apresentados alguns exemplos importantes da aplicação do concreto estrutural com agregados leves a partir dos anos de 1960 em diversos países, divididos em Edificações, Pontes, Coberturas e Estruturas Flutuantes.

6 . 1 . 1 Edificações A Tabela 12 e as Figuras 5 0 a 62 apresentam exemplos de edificações que utilizaram concreto com agregados leves em sua execução, a partir da década de 1960.

6 . 1 . 2 Pontes A construção e a recuperação de pontes utilizando concretos leves também se mostraram importantes aplicações desse tipo de material nos últimos anos. Normalmente, nas pontes de grandes vãos em concreto armado, o peso da estrutura pode representar até 7 0 % das solicitações estruturais. Nesses casos, a utilização do concreto leve para execução do tabuleiro possibilita a redução das dimensões dos elementos estruturais e viabiliza o aumento dos vãos entre pilares. Segundo Daly (2000), a aplicação do concreto leve estrutural na execução de pontes promove uma redução do custo total da obra entre 2 % e 7%.

Consumo cimento (kg/m3)

(MPa)

V o l u m e CLE (m 3 )

Local da aplicação/ Figuras

1680

310

19.000

Lajes (Figuro 50)

1680

280 - 400

25-39

23.000

Pilares, lojes e paredes portantes (Figura 5 1 )

184

1750-1870

340-415

24-35

31.000

Estrutura (moldada in loco e pré-fabricada)

Denominação/ local

Ano

A l t u r a (m) M a s s a esp. (kg/m3)

Marina City Towers

1962

180

1966

1967

Chicoco • EUA Raymond-Hillard Chicago • EUA Australia Squaro $idn*y - Aufiófio Seguradora G U I F

(Figuro 5 2 ) 1967

124

1920

475

Pilares e vigas externos pré-fabricadas

1968

195

1730

330

22,5

26.000

Lojes (Figura 53)

1968

1660

420

28-35

9.500

Módulos pré-fobricados (Figura 5 4 )

1969

109

1750

318

7.000

1969

218

1840

365-415

32-42

68.800

Estrutura (moldada in loco)

Jocljowní* • EUA Lake Point a<090.EUA Hotel Hilton hxoi-EUA KOBE HotvXu. Jopóo Shell Plaza 1 Kòwfc»•EUA Adm. U.Elétrica

(Figura 55) 1969

•

1520

350

Estrutura suspensa (Figura 56)

1970

139

1950

310

6.000

Lajes pró-fobricadas (vigos TTJ

Hao&imjo - AUmanho Standard Bonk Jot>an*ibvg»ÁJii<o do Svl

T a b e l a 1 2 . Aplicações do concreto leve estrutural em edificações a partir de 1960.

(Figura 5 7 )

continuação Denominação/ local

Ano

A l t u r a (m) M a s s a esp. (kg/m3)

Consumo cimento (kg/m3)

(MPa)

V o l u m e CLE (m 3 )

Local da aplicação/ Figuras

BMW

1972

100

1660

350

3.400

Lajes pró-fobricadas (Figuro 58)

1989

157

1855

320

10.000

Lajes (bombeado)

1990

310

•

Lajes

1991

243

1850

15.200

Lajes (bombeado)

1994

252

1890

385

23.000

Lajes (bombeado)

Mvniqv* • Siúfo Picasso Tower Modri • Etponho Library Tower los Arv«J*> - EUA Tokyo M. G. kqv o •Japóo Nationsbank Chatlotf • EUA Museu Guggenheim

(Figuro 59) 1997

1600

•

4.400

B 'òao - Espanha First Notionol Bank

(Figuro 60) 2002

193

1850

8.500

Omaha-EUA Chateou on the Loke

Lajes (bombeado)

Lojes (bombeado) (Figuro 6 1 )

2002

1760

31 - 4 4

Estrutura pré-fobricado (Figuro 62)

2005

•

Lajes (bombeado)

2007

1890

Lajes (autoadensável)

fccnwn - EUA Market Square Plazo Hartíiburg • EUA Phoenix Crime lab Phoentx • EUA

T a b e l a 1 2 . Aplicações do concreto leve estrutural em edificações a partir de 1960.

F i g u r a 5 0 . Edifícios Marina City (Chicago, Estados Unidos): a) Execução das lajes, em concreto leve com espessura de 12 cm; b) Edificação concluída (1962). Fonte: CEMBUREAU, 1974.

F i g u r a 5 1 . Edifícios Raymond-Hillard (Chicago, Estados Unidos). Os quatro edifícios utilizaram concreto leve nas paredes estruturais, nos pilares e nas lajes. Fonte: CEMBUREAU, 1974.

Figura 5 2 . Edifício Australia Square Skyscraper (Sidney, Austrália): a) Execução de um pavimento tipo — o concreto leve foi aplicado nos moldes incorporados (pré-fabricados) dos pilares e vigas externas e na concretogem in loco dos pilares, vigas radiais e lajes; b) Edificação concluída (1967). Fonte: CEMBUREAU, 1974.

F i g u r a 5 3 . Edifício Lake Point (Chicago, Estados Unidos), com 7 5 pavimentos: a) e b) Execução dos pavimentos tipos — o concreto leve foi aplicado nas lajes (moldadas in loco) com 2 0 cm de espessura; c) Edificação concluída (1968). Fonte: CEMBUREAU, 1974.

F i g u r a 5 4 . Edifício Hotel Hilton Palácio dei Rio (Texas, Estados Unidos), construído com módulos (quartos) pré-fabricados em concreto leve sobrepostos e engastados em um núcleo central e em duas paredes laterais executadas em concreto convencional: a) Montagem da armadura do módulo; b) Transporte do módulo; c) e d) Instalação dos módulos; e) Edificação concluída (1968). Fonte: CEMBUREAU, 1974.

llll lllllllllll llll Itllllllllllllll llllll llll llllllllllllll llllll llll llllll llll lliiiiiiiiiiiiii mi n iiiltlMiiiiiiiiiiniii illUI IIIIII iiill llliiiiiiiiiiiiiillllllllll lllllllllllllllllllllllllllllll IIIIIIIIIIIIIIII

iiMliiiiiiiiiiiiiiiiiiliiiiiitl Illlllllllllll| lllllllllllllllllllllllllllllll illlllllliiiiiiiiiiillllllliiil IHIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII llllll II lllllllllllllllllllllll I IIMIIIII iiiiillliniili: IIIIIIIIIIIIIIII Ml lll II lll lll IIIIHIIHIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

llllllllllllllllllllllllllllll

llllllllllllllllllllllllllllll' llllllllllllllllllllllllllllll

IHIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

IIIIIIIIIIIIIIIIIIHIIIIIIIIIII

111IIli111 t 11i11i11 i 11 i l M li i i i

lllllllll u 111 ii 1111111111 n1111111 li 111 II111 MIIIIIIMIIIIIIIIIIM lllllllll lllllllllll IIIIIIIIIIIIIIIIIIHIIIIIIIIIII

•llllllllllllllllllllllllllllll llllllllllllllllllltlllllttllll lllltllllllllllllllllllllMItlt

llll l l l l l l l l l l l 1111111111111111 IIIIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIHIIIIIIIIIII.

U IIIIHIMIMIMIMIUHIIIIIIB lll l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l i I : lll I IIllll lllllllll IIllll lllll lllII |

iiiiiiiiiiiiHiiiiifiitiiiiiiitjg 11111111111111111111111 l l l l l l II E iiiiiiiiiniiiiiiiiiiiii II um f iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiitij IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII* •iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii | lllllllll IIIHIIIIIIIIHll 11I11 I I I 111III 111 11111 L I I I 11I L I | IIIII lll II llll II lll llll II lll II11

Mima

•1.

F i g u r a 5 5 . Edifício Shell Plozo 1 (Houston, Estados Unidos): a) Execução integral da estrutura moldada in loco utilizando concreto leve; b) Edificação concluída (1969). Fonte: C E M B U R E A U , 1 9 7 4 .

F i g u r a 5 6 . Edifício da Administração da Usina Elétrica do Nordeste da Alemanha (Hamburgo, Alemanha). Executado com estrutura suspensa, em concreto leve, sobre tirantes engastados em arco executado em concreto convencional: a) Execução dos arcos e da estrutura suspensa; b) e c) Edificação concluída (1969). Fonte: C E M B U R E A U , 1 9 7 4 .

F i g u r a 5 7 . Edifício Standard Bank (Johanesburgo, África do Sul): a) Ilustração da estrutura, com núcleo central e sistema de vigas suspensas por pendurais executados em concreto convencional, com piso em lajes duplo T em concreto leve; b) Execução do sistema de vigas suspensas; c) Edificação concluído (1970). Fonte: CEMBUREAU, 1974.

iiiiiiilllIM ,111111111111 iiiiniiiiir

.111IIIIIBIIII

L fiiiiiiiin ifliiiivii iiiiniirr

;,uiiiuiiiii»»iiil ..niiiniiiiiniiiff I i n i i i r r / .^1111111^)111111111^ lllllllli} iiiiniirif ,1111111 iHHHHff niiiiiil. ,illll«"»lllf

iiiiniiii, iiiiiiiiii

huiiiii^n11"""»

niuiinHiiiiiiiiri

liiiinitiiiiiiiiiiiiir UIIIIIIMUIIIIIIIIII

uiiiiu luiiiiiiiinr ^"•"Huiiiimiiif '"""^íiiimiiiff

llllllllii •iimiiíM iniiiiirff uiiiiiirf uimiirff iiimvirri p i | mi

F i g u r a 5 8 . Edifício administrativo da B M W (Munique, Suíça): a) Núcleo estrutural composto por quatro colunas executadas em concreto convencional; b) e c) Ilustração da execução das lajes (com elementos pré-fabricados de concreto leve) suspensas por um sistema de vigas no topo do edifício; d) Edificação concluída (1972). Fonte: CEMBUREAU, 1 9 7 4 .

l?.llllllll,ll iMllllllll»

irMiinífbi IiiilllirffrI: iíl iirjiiiiifb Hd.liilfi|p

mm m ii •!

!« 19! I

F i g u r a 5 9 . Edifício Nationsbonk (Charlotte,

•»HSS-USSIS—K

2 3 . 0 0 0 m3 de concreto leve bombeado (até 2 5 0

1 15 Ílíílllj|E tislirssssssfíf»

Estados Unidos) em execução. Foram utilizados m de altura) para a confecção das lajes, com 12 cm de espessura. Fonte: FIB, 2 0 0 0 .

F i g u r a 6 0 . Museu Guggenheim (Bilbao,

F i g u r a 6 1 . Edifício First National Bank

Espanha). Foram utilizados 4 . 4 0 0 m3 de

(Omaha, Estados Unidos). Foram utilizados

concreto leve nas lajes. Fonte: FIB, 2 0 0 0 .

8 . 5 0 0 m3 de concreto leve nas lajes. Fonte: ESCSI, 2 0 0 3 .

F i g u r a 6 2 . Hotel Chateou on the Lake (Branson, Estados Unidos): a) Execução da estrutura e da vedação externa com 1.300 elementos pré-fabricados em concreto leve — detalhe da viga duplo T com 4 0 m de comprimento para cobertura do cassino; b) Edificação concluída (2002). Fonte: ESCSI, 2 0 0 2 .

A Tabelo 13 apresenta alguns exemplos de pontes que utilizaram concreto leve estrutural, com destaque para as executadas na Noruega. Nesse país foram construídas diversas pontes com aplicação de concreto leve nos trechos centrais dos vãos e de concreto com agregados convencionais na região próxima aos pilares. Como exemplos, pode-se citar a ponte Stolma (Figura 63), com vão central de 3 0 1 m, sendo 1 84 m executados com concreto leve (Figura 64), e a ponte Stovset (Figura 65), com vão central de 2 2 0 m, sendo 146 m executados em concreto leve. Um exemplo recente da aplicação de concreto leve em pontes de grandes vãos ocorreu em 2 0 0 7 na ponte Benicia-Martinez (Figura 66), na Califórnia, Estados Unidos, com a finalidade de reduzir o consumo de concreto para vencer os vãos em torno de 2 0 0 m bem como diminuir os custos com a estrutura de fundação (ASPIRE, 2007). Na Noruega, observa-se a execução de pontes flutuantes, como a Nordhorland (Figura 67), com o tabuleiro apoiado em "caixões" flutuantes, ambos executados em concreto leve. Nesse tipo de construção, a solicitação estrutural promovida pela ação das ondas é proporcional à profundidade submersa do elemento. Nesse caso, o concreto leve aumenta a flutuabilidade da estrutura, quando comparado ao concreto convencional, reduzindo a porção submersa e, com isso, diminuindo o consumo total de concreto e armadura. Especificamente no caso da ponte Nordhorland, a redução das dimensões dos "caixões" com a utilização do concreto leve proporcionou uma economia da ordem de 12% do custo total da estrutura da ponte Pakobsen, 2000).

Denominação

Local

Ano

Maior vão (m)

Y (kg/m>) (MPa)

Friorton

Escócia

1978

174

1750

Koningspleij

HoJanda

1986

133

2020

Bergjfysund

Noruega

1992

185

1900

New Eidsvoll Sund

Noruega

1992

1880

Stov$ef

Noruego

1993

220

1900

Nordhorland

Noruega

1994

172

1900

Grenlond

Noruego

1996

305

1890

Stolma

Noruego

1999

301

1940

Rugutnd

Noruega

2000

190

Virgínia Dare

EUA

2004

1840

Benicio-Morlinez

EUA

2007

200

T a b e l a 1 3 . Pontes produzidas com concreto leve.

6 . 1 . 3 Coberturas Assim como nas pontes, nas coberturas de grandes vãos executadas em concreto armado, o peso próprio da estrutura pode representar grande parcela das solicitações estruturais. Nesses casos, a utilização do concreto leve para execução da estrutura da cobertura proporciona a redução das dimensões dos elementos estruturais e viabiliza o aumento dos vãos entre pilares. A Tabela 14 apresenta alguns exemplos importantes de estruturas de cobertura executadas entre 1960 e 2000.

F i g u r a 6 3 . Ponte Stolma, na Noruega. Fonte: FIB, 2 0 0 0 .

C65l

184 m LC6Õ

>05

F i g u r a 6 4 . Ilustração da aplicação do concreto leve no vão central da ponte Stolma, na Noruega. Fonte: FIB, 2 0 0 0 .

F i g u r a 6 5 . Ponte Stovset. Fonte: FIB, 2 0 0 0 .

F i g u r a 6 6 . Ponte Benicia-Martinez, nos Estados Unidos. Fonte: ASPIRE, 2 0 0 7

F i g u r a 6 7 . Ponte flutuante Nordhordland, na Noruega: a) Iransporte de um "caixão" flutuante; b) Irecho do tabuleiro apoiado nos "caixões"; c) Ponte concluída. Fonte: Jakobsen, 2 0 0 0 .

Denominação/Local/Figuras

Ano

V ã o (m)

(kg/m3) (MPa)

Terminal da TWA - Aeroporto John F. Kennedy

1960

1850

1962

1760

1962

122

1680

1967

128

1760

28-35

1970

130

1650

1998

1850

(Novo Vori. EUA) |F>gua r 68}

Aeroporto Internacional de Dulles [Washirqtoc, EUA)

|Fg i ura 69)

Assembly Hall

{MWú.flM} IF-gv.ro 70j Oakland Coliseum [Oaíland, EUA)

Hangar [Frankfurt,

AWnonJa i ] (fg i ura 71)

Pavilhão de Portugal - Expo - 98

líiboa. Porhigafj (figuro 72)

T a b e l a 1 4 . Estruturas de cobertura executadas em concreto leve.

F i g u r a 6 9 . Aeroporto Internacional de Dulles (Washington, Estados Unidos): a) Cobertura em fase de construção; b) Cobertura concluída. Fonte: CEMBUREAU, 1974.

F i g u r a 7 0 . Assembly Hall (Illinois, Estados Unidos): a) Vista aérea da construção da cobertura; b) Ginásio concluído; c) Ilustração das dimensões internas. Fonte: CEMBUREAU, 1974.

122,OOm

F i g u r a 7 1 . Hangar em Frankfurt (Alemanha): a) Vista aérea da construção da cobertura; b) Ilustração do sistema estrutural; c) Vista da cobertura em construção; d) Vista interna; e) Hangar concluído. Fonte: CEMBUREAU, 1974.

F i g u r a 7 2 . Pavilhão de Portugal no Parque das Nações (Expo-98), em Lisboa-Portugal.'5

6 . 1 . 4 Estruturas flutuantes Os últimos 4 0 anos marcaram um expressivo aumento da aplicação dos concretos leves estruturais em ambientes marítimos, como os tanques e as plataformas petrolíferas (Tabela 15). Dentre esses tipos de construções, destacam-se as estruturas marítimas flutuantes, construídas em doca seca e, posteriormente, transportadas para o local de implantação, onde podem permanecer flutuando (ancoradas) ou apoiadas no leito marítimo.

15 Disponível em http://lpmcom.pt. Acessado em setembro de 2 0 0 9 .

Local

Ano

Plataforma petrolífera - CIDS

EUA

1984

1840

Experimental

Noruega

1984

1915

Doca Flutuante - Snorre

Noruega

1991

1950

Plataf. petrolífera - Heidrun TLP

Noruega

1995

1950

Noruega

1995

1950

Plataf. petrolífera - Troll West

Noruega

1995

2250

Tanque - BP

Escócia

1996

1875

Plataf. petrolífera - South Arne

Dinamarca

1999

1850

Plataf. petrolífera - Hibernia

Canadá

2003

2000

Doca flutuante - Bremerton

EUA

2009

Função/Denominação/

(kg/m3)

Figuras

(MPa)

(Figura 73) Plataf. petrolífera - Troll GBS (Figura 74)

(Figura 75)

(Figura 76) T a b e l a 1 5 . Exemplos de construções marítimas produzidas em concreto leve.

F i g u r a 7 3 . Ilustração da Plataforma Petrolífera Heidrun TLP em operação (Noruega). Fonte: FIB, 2 0 0 0 .

F i g u r a 7 4 . Plataforma petrolífera Troll G B S (Noruega), com 4 7 2 m de altura: a) Construção da plataforma em doca seca; b) Transporte da plataforma; c) Plataforma apoiada no leito marítimo e em funcionamento; d) Ilustração da plataforma em funcionamento.16

l ó Disponível em http://www.shell.no. Acessado em setembro de 2 0 0 9 .

F i g u r a 7 5 . Plataforma petrolífera South Arne (Dinamarca): a) Construção da plataforma em doca seca; b) Inundação da doca; c) Transporte da plataforma; d) Plataforma apoiada no leito marítimo e em funcionamento. Fonte: FIB, 2 0 0 0 .

Figura 7 6 . Doca flutuante em Bremerton, Estados Unidos: a) Construção dos seguimentos em doca seca; b) Transporte das estruturas; c) Doca concluída. Fonte: ESCSI, 2 0 0 9 .

6 . 2 Aplicações no

Brasil

Pode-se afirmar que no Brasil a utilização dos concretos com agregados leves ainda é modesta, frente ao seu potencial de utilização, estando concentrada no Estado de São Paulo e em estados vizinhos, tendo em vista a localização da fábrica de argila expandida Cinexpan em Várzea Paulista - SP. Desde o início da produção de argila expandida no Brasil, em 1968, a maioria das aplicações dos concretos leves estruturais no setor da construção civil nacional ocorre em elementos estruturais pré-fabricados e na estrutura de edificações de múltiplos pavimentos moldado in loco, em especial nas lajes. A seguir serão apresentados alguns exemplos dessas aplicações em obras de destaque no cenário nacional ocorridas após o início da produção de agregados leves no Brasil.

6 . 2 . 1 E s t r u t u r a s pré-fabricadas p r o d u z i d a s pela Cinasa entre 1968 e 1973 As primeiras aplicações do concreto com argila expandida ocorreram em elementos pré-fabricados estruturais executados pela Cinasa, no Estado de São Paulo. Destacam-se as edificações apresentadas a seguir, executadas entre os anos de 1968 e 1973, utilizando concretos com valores de massa específica e de resistência à compressão (aos 28 dias) variando, respectivamente, entre 1800 kg/m3 e 2 0 0 0 kg/m3 e entre 16 MPa e 26 MPa.

•

Fábrica da Rhodia em Santo André - SP (Figura 77);

•

Fábrica da Mangels em São Bernardo - SP (Figura 78);

•

Escola na Vila Sônia, em São Paulo - SP (Figura 79);

•

Escritório da Cinasita em Jundiaí - SP (Figura 80);

•

Cobertura do escritório da Camargo Corrêa S/A em São Paulo - SP (Figura 81 );

•

Garagem-padrão da Prefeitura Municipal de São Paulo - SP (Figura 82);

•

Fábrica da Elastic em São Paulo - SP (Figura 83).

A s figuras 7 7 a 83 foram gentilmente cedidas pelo Eng. Augusto Carlos Vasconcelos

F i g u r a 7 7 . Fábrica da Rhodia em Santo André - SP. a]

F i g u r a 7 8 . Fábrica da Mangels em São Bernardo - SP.

F i g u r a 7 9 . Escola na Vila Sônia, em São Paulo - SP.

F i g u r a 8 0 . Escritório da Cinasita em Jundiaí - SP.

F i g u r a 8 1 . Cobertura do escritório da Camargo Corrêa S / A em São Poulo - SP.

F i g u r a 8 2 . Garagem-padrõo da Prefeitura Municipal de São Paulo - SP.

F i g u r a 8 3 . Fábrica da Elastic em São Paulo - SP.

6 . 2 . 2 G i n á s i o do Clube Atlético S a n t i s t a e Elevado Paulo de F r o n t i n Além das estruturas pré-fabricadas executadas pela Cinasa, dentre as primeiras aplicações do concreto com argila expandida merece destaque, ainda, as aplicações na estrutura do Ginásio do Clube Atlético Santista (Ginásio do Tamboréu), em 1971, em Santos (Figura 84), e no tabuleiro do Elevado Paulo de Frontin (Figura 85) no Rio de Janeiro, em 1974.

F i g u r a 8 4 . Ginásio de Tamboréu, na fase de construção, em Santos. 18

1 8 Disponível em http://www.novomilenio.inf.br. Acessado em setembro de 2 0 0 9 .

F i g u r a 8 5 . Elevado Paulo de Frontin, em construção, no Rio de Janeiro. 19

Especificamente no Ginásio do Clube Atlético Santista foi utilizado concreto leve com resistência à compressão de 18 MPa e massa específica de 1800 kg/m3 nas duas vigas principais (tipo verendel), com 75 m de comprimento (dois vãos de 25 m e dois balanços de 12,5 m) e nas vigas de piso e da cobertura com 3 4 m de vão.

6 . 2 . 3 Construção de B r a s í l i a Na construção de Brasília, especialmente entre 1968 e 1972, o concreto com argila expandida foi utilizado em diversas edificações, em especial nas executadas pela Construtora Rabello S/A, com destaque para a relação a seguir. A Tabela 16 apresenta uma relação de traços de concretos com agregados leves aplicados nessas construções. •

120 edifícios de três pavimentos, tipo "R-2" (24 apartamentos com 75 m2) nas quadras sul (Figura 8ó20);

•

Dezenas de edifícios do tipo "R-3" (36 apartamentos com 170 m2) nas quadras sul (Figura 87);

19 Disponível em http://fotolog.terra.com.br/carioca_da_gema:41 1. Acessado em setembro de 2 0 0 9 . 2 0 As figuras 8 6 a 9 2 foram gentilmente cedidos pelo Eng. José Carlos S. Jovine.

F i g u r a 8 6 . Seqüência de execução de um edifício tipo "R-2" em Brasília - DF.

•

Dezenas de edifícios "R-7" para a Portobras (Figura 88);

•

Cúria, Sacristia e Batistério da Catedral de Brasília;

•

Terminal de carga rodoviário de Brasília-DF (Figura 89);

•

Conjunto Habitacional da Codebras (Coordenação do Desenvolvimento de Brasília);

•

Edifício-sede da Construtora Camargo Corrêa (Figura 90);

•

Anexo I do Itamaraty (Figura 9 1 );

•

Construção de 5 0 0 habitações para suboficiais e sargentos da Marinha do Brasil;

•

Instituto Central de Ciências da Universidade de Brasília (UnB);

•

Clube do Congresso Federal;

•

Quartel-general da 12o Região Militar (Forte Apache) para o Ministério do Exército (Figura 92).

r i

" T I K

? s

" T I

• 0 ' " 7 T T

t *

*'i'

" S T " i l • •••jr -j— v S 11

F i g u r a 8 7 . Edifício tipo "R-3" em Brasília - DF.

¥ S '

F i g u r a 8 8 . Edifício tipo "R-7" em Brosílio - DF.

F i g u r a 8 9 . Terminal de carga rodoviário de Brasília - DF.

F i g u r a 9 0 . Edifício-sede da Construtora Camargo Corrêa em Brasília - DF.

F i g u r a 9 1 . Anexo I do líamaraty em Brasília - DF.

F i g u r a 9 2 . Seqüência de execução do Quartel-general da 12 o Região Militar em Brasília - DF.

Tipo

Traço* Consumo (em massa) Figuras de cimento (Kg/m3»

Resistência à compressão (MPa)

Rel.a/c

Cura a vapor

Cura normal

6 hs

15 hs

28 dias

3 dias

28 dias

CLO

1 : 1,13 : 1,59

480

0,46

9,0

13,0

33,4

20,0

34,5

CL1

1 : 1 , 1 3 : 1,59

410

0,48

8,5

11,3

30,5

19,8

32,5

CL2

1 : 1,35 : 2 , 0 5

380

0,53

6,7

9,0

28,8

18,9

30,9

CL3

1 : 1,43 : 2 , 2 2

365

0,56

4,5

6,7

27,1

17,3

30,0

CL4

1 : 1,60:2,58

315

0,58

3,4

4,5

26,6

14,8

28,5

CL5

1 : 1 , 6 6 : 2,73

300

0,60

2,3

2,8

24,3

13,5

27,1

CL6

1 : 1 , 7 0 :2,92

285

0,62

2,3

2,6

24,0

13,0

25,0

CL 7

1 : 1,75 : 2 , 7 4

300

0,63

2,2

2,6

26,5

13,0

26,6

CL8

1 : 1,88 : 2 , 8 3

280

0,65

1,4

2,2

24,8

12,4

24,9

T a b e l a 1 6 . Traços de concretos leves utilizados em algumas edificações na construção de Brasília - DF. 22 'Cimento : argila expandida (Cinexpan 1 5 0 6 ) : areia.

2 2 O s dados da Tabela 16 foam gentilmente cedidos pelo Eng. José Carlos S. Jovine.

6 . 2 . 4 Cobertura da R o d o v i á r i a M u n i c i p a l de S ã o C a r l o s - S P Sendo o autor deste livro docente da Universidade de São Paulo, no Campus I de São Carlos - SP, merece aqui destaque uma dessas aplicações na cidade de São Carlos. Trata-se da cobertura da Rodoviária Municipal, inaugurada em 1982, executada com vigas-calhas em concreto com argila expandida, com 15 m de vão (Figura 93).

F i g u r a 9 3 . Rodoviária Municipal de São Carlos - SP.

6 . 2 . 5 Ampliação do Centro de Convenções Riocentro e m 1 9 9 6 Na ampliação do Centro de Convenções Riocentro, no Rio de Janeiro, realizada em 1996 pelo consórcio das construtoras Odebrecht e OAS, utilizou-se aproximadamente 15.000 m3 de concreto leve estrutural em elementos pré-fabricados protendidos, em especial vigas e lajes. As Figuras 9 4 a 98 2 1 ilustram a execução dos elementos pré-fabricados e a Tabela 17 apresenta as informações sobre os concretos utilizados.

2 1 Figuras gentilmente cedidas pela empresa Cinexpan Ind. e Com. Ltda.

F i g u r a 9 4 . Concretagem das lajes pré-fabricadas na ampliação do Riocentro em 1996.

F i g u r a 9 5 . Viga-calha pré-fabricada com

F i g u r a 9 6 . Viga-I pré-fabricada com

concreto leve estrutural utilizada na ampliação do

concreto leve estrutural utilizada na

Riocentro em 1 9 9 6 .

ampliação do Riocentro em 1 9 9 6 .

F i g u r a 9 7 . Processo de cura térmica dos elementos pré-fabricados na ampliação do Riocentro em 1996.

F i g u r a 9 8 . Montagem dos elementos pré-fabricados na ampliação do Riocentro em 1 9 9 6

Dosagem do concreto (kg/m 3 ) Lajes

Vigas

Cimento Portland ARI

350

400

Microssílica

Agregado miúdo (areia)

750

590

Argila expandida (1506)

390

600

Brita 0

107

Aditivo superplastificante

Relação água/aglom.

0,22

0,23

Água

Características do concreto índice de consistência

20 - 40 mm

Massa específica

1.600 a 1.700kg/m3

Resist. compr. (28 dias)

20 a 25 MPa

T a b e l a 1 7 . Dosagem e características dos concretos leves utilizados na ampliação do Riocentro em 1996. 2 3

6 . 2 . 6 Hotel G r a n d H y a t t No hotel Grand Hyatt, situado na avenida das Nações Unidas em São Paulo - SP, construído em 2 0 0 1 pela empresa Método Engenharia, com projeto do escritório americano Lohan, a totalidade dos painéis de fachada em concreto foi

2 3 Informações gentilmente cedidas pela empresa Cinexpan Ind. e Com. Ltda.

executada com argila expandida com a finalidade de aliviar as solicitações estruturais e facilitar a montagem. Foram utilizados 1300 painéis, totalizando 15.000 m2, fornecidos pela empresa Stamp Painéis Arquitetônicos já revestidos com rocha ornamental, conforme ilustra a Figura 99. F i g u r a 9 9 . Fachada do hotel Grond Hyatt, em São Paulo, executada com 1 3 0 0 painéis em concreto leve estrutural revestidos com rocha ornamental.

6 . 2 . 7 Continental S q u a r e F a r i a Lima Planejado com o objetivo de constituir um empreendimento diferenciado na região da Vila Olímpia, em São Paulo, o Continental Square Faria Lima é composto pela torre de escritórios Continental Office Tower e por dois blocos justapostos que abrigam o flat Caesar Business e o hotel Caesar Park (Figura 100). Esse empreendimento foi executado pela Inpar Engenharia em 2 0 0 2 , com projeto do escritório Aflalo & Gasperini Arquitetos, e dos 2 8 0 0 painéis de fachada em concreto fornecidos pela Stamp Painéis Arquitetônicos, cerca de 2 0 % (560 painéis) foram executados em concreto com argila expandida com a finalidade de reduzir as solicitações estruturais.

F i g u r a 1 0 0 . Visto aéreo do Continental Square Faria Lima, em São Paulo, onde foram utilizados cerca de 5 6 0 painéis em concreto leve ( 2 0 % do total de painéis da fachada).

6 . 2 . 8 Hotel H o l i d a y Inn no P a r q u e A n h e m b i Na execução do Hotel Holiday Inn Anhembi (Figura 101), em São Paulo - SP, em 2 0 0 4 , pela Construtora São José, foram utilizados cerca de 1500 m3 de concreto com argila expandida em uma camada de reforço nas lajes existentes. Na estrutura existente, executada no fim da década de 1960, as lajes tinham ó cm de espessura e receberam uma capa adicional em concreto leve estrutural, com massa específica em torno de 1 100 kg/m3, segundo a recomendação do responsável pelo projeto estrutural. O concreto leve foi utilizado, em substituição ao concreto com agregados convencionais, com a finalidade de reduzir as solicitações estruturais originadas por essa camada adicional.

F i g u r a 1 0 1 . Hotel Holiday Inn no Parque Anhembi, em Sâo Paulo - SP.

6 . 2 . 9 Rochaverá Corporate T o w e r s O Rochaverá Corporate Towers, complexo empresarial localizado na Marginal do Rio Pinheiros em São Paulo - SP (Figuras 102 a 104), foi executado pela empresa Método Engenharia, com projeto do escritório Aflalo & Gasperini Arquitetos, e utilizou painéis de fachada em concreto leve estrutural nas duas torres (A e B) inauguradas em 2 0 0 8 , com a finalidade de aliviar as solicitações estruturais. Foram utilizados 9 2 0 painéis (8900 m2) revestidos com rocha ornamental (granito) nas torres A e B, entre os andares 2 o e 22°, fornecidos pela Stamp Painéis Arquitetônicos, utilizando concreto leve com argila expandida (Cinexpan 1506) com massa específica de 1900 kg/m3 e resistência à compressão de 13 MPa na desforma ( l ó horas) e de 35 MPa aos 28 dias.

F i g u r a 1 0 2 . Montagem dos painéis de fachada durante a construção do Rochaverá Corporate Towers.

F i g u r a 1 0 4 . As torres A e B do Rochaverá Corporafe Towers, finalizadas em 2 0 0 8 .

6 . 2 . 1 0 Sedes a d m i n i s t r a t i v a s da P e t r o b r a s em Macaé - RJ Nas duas sedes administrativas da Petrobras executadas pela Hochtief do Brasil em 2008 em Macaé - RJ, uma em Imboassica (Figura 105) e outra em Imbetiba (Figura 106), na região da cobertura que une os dois blocos de cada sede foram utilizados painéis de fachada em concreto leve (300 m2), fornecidos pela Stone PréFabricados Arquitetônicos. Os dados do concreto utilizado são apresentados na Tabela 1 8.

F i g u r a 1 0 5 . Sede administrativa da Petrobras em F i g u r a 1 0 6 . Sede administrativa da Petrobras em Imboassica, Macaé - RJ.

Imbetiba, Macaé - RJ.

Dosagem do concreto (kg/m 3 )

Cimento Portland ARI

420

Microssílica

686

Agregado miúdo (areia)

460

Argila expandida ( 1 5 0 6 )

200

Brita 0

4,2

Aditivo superplastificante

206

Relação água/aglom.

0,49

Características do concreto Massa específica

1 . 9 7 0 kg/m 3

Resist. compr. 12 horas

15 MPa

2 8 dias

3 5 MPa

T a b e l a 1 8 . Dosagem e características dos concretos leves utilizados nos painéis de fachada da cobertura entre os blocos das sedes da Petrobras em Macaé - RJ.23

23 Informações gentilmente cedidas pela empresa Stone Pré-Fabricados Arquitetônicos.

6 . 2 . 1 1 W T Nações U n i d a s O edifício corporativo W T Nações Unidas em São Paulo - SP, inaugurado em 2 0 0 8 , foi construído pela empresa WTorre Engenharia e utilizou 3 6 0 0 m3 de concreto com argila expandida nas lajes (Figuras 107 a 111). A empresa Codeme, fornecedora da estrutura metálica, especificou a utilização de concreto leve nas lajes tipo steel deck como fator determinante no alívio das solicitações na estrutura. Além disso, a utilização do concreto leve nas lajes reduziu o escoramento, antecipando o início das atividades subsequentes, diminuiu as deformações em vigas e lajes e aumentou a carga de utilização das lajes tipo. As características do concreto leve utilizado no W T Nações Unidas, fornecido pela Tupi Concreto, são apresentadas na Tabela 19 e os parâmetros norteadores para desenvolvimento do traço foram: ser bombeável (slump 2 0 0 ± 30 mm); apresentar massa específica em torno de 1800 kg/m3; resistência á compressão aos 28 dias superior a 2 0 MPa; e permitir o início de acabamento superficial no menor intervalo possível, para que as operações finais fossem concluídas até às 22 horas.

F i g u r a 1 0 7 . Execução da estrutura do edifício W T Nações Unidas, em São Paulo - SP.

F i g u r a 1 0 8 . Concretagem da laje do W T Nações Unidas, em São Paulo - SP.

F i g u r a 1 0 9 . Concretagem da laje do W T Nações Unidas, em São Paulo - SP.

Figura 110.

Figura 111.

Execução da

Edifício W T

fachada do

Nações

edifício W T

Unidas, em

Nações Uni-

São Paulo -

das, em São

SP, concluído

Paulo - SP.

em 2 0 0 8 .

Dosagem do concreto (kg/m3)

Cimento Portland CPIII-40

350

Agregado miúdo

951

Brita 0

164

Argila expandida (1506)

231

Aditivo polifuncional

1,6

Aditivo densificador

0,04

Água

228

Relação água/cimento

0,65

Características do concreto índice de consistência

2 0 0 ± 3 0 mm

Massa específica

1 . 8 0 0 kg/m 3

Resist. compr. (28) dias

2 0 MPa

T a b e l a 1 9 . Dosagem e características dos concretos leves utilizados nas lajes do edifício W T Nações Unidas, em Sâo Paulo - SP.24

2 4 Informações gentilmente cedidas por Marcus Sugawara (empresa WTorre Engenharia).

6 . 2 . 1 2 Vedações verticais em concreto a r m a d o m o l d a d a s in loco Merecem destaque, ainda, as pesquisas realizadas no Laboratório de Construção Civil (LCC) da Escola de Engenharia de São Carlos (USP), desde 2 0 0 4 , direcionadas ao desenvolvimento de concreto com argila expandida para utilização em painéis de vedação vertical moldados in loco. Nesse tipo de vedação, que possui também função estrutural, os painéis são moldados in loco utilizando forma dupla e podem incorporar, durante o processo de produção, parte das instalações dos sistemas prediais e esquadrias (Figuras 112 a 1 16). As pesquisas desenvolvidas no LCC-EESC/USP englobaram o desenvolvimento de concreto leve e a avaliação da influência das características das vedações no desempenho térmico das habitações. Com relação ao desenvolvimento dos concretos, destacam-se as seguintes especificidades: trabalhabilidade adequada ao bombeamento e a moldagem (slump acima de 150 mm); condições favoráveis de produção e cura; valores de resistência à compressão às 12 horas de idade acima de 2 MPa, favorecendo a rápida desforma dos painéis, e aos 28 dias acima de 3 0 MPa; massa específica aparente entre 1600 e 2 0 0 0 kg/m3 aos 28 dias; e absorção de água por imersão aos 28 dias de idade abaixo de 2 , 5 %

(Rossignolo;

Ferrari, 2006). As pesquisas relacionadas ao desempenho térmico das edificações avaliaram a influência da espessura da vedação e da massa específica do concreto no conforto térmico das tipologias usualmente construídas pela CDHU, nas oito regiões bioclimáticas brasileiras. Com os resultados dessa avaliação foi possível determinar, para as tipologias em questão, os valores ideais de espessura e de massa específica do concreto para cada uma das oito regiões bioclimáticas (Sacht, 2 0 0 8 ; Sacht; Rossignolo, 2008a, 2008b; Sacht; Rossignolo; Rezende Neto, 2008).

F i g u r a 1 1 2 . Montagem das formas das

F i g u r a 1 1 3 . Formas das vedações verticais de

vedações verticais em concreto leve moldadas in

uma edificação térrea |á posicionadas.

loco.

F i g u r a 1 1 4 . Ilustração da trabalhabilidade do

F i g u r a 1 1 5 . Painéis de concreto leve da

concreto leve antes da concretagem.

edificação após desmoldagem.

F i g u r a 1 1 6 . Conjunto Habitacional em Santa Maria da Serra - SP, executado em 2 0 0 6 com vedações verticais em concreto leve estrutural.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AL-KHAIAT, H.; H A Q U E , M. N. Effect of initial curing on early strength and physical properties of lightweight concrete. Cement and Concrete Research, v.26, n.ó, p.859866, 1998. AMERICAN CONCRETE I N S T I T U T E - ACI. Prediction of creep, shrinkage and temperature effects in concrete structures. ACI 2 0 9 R - 9 2 . ACI Manual of Concrete Practice, Pari 1: Materials and General Properties of Concrete, 1 9 9 7 . AMERICAN CONCRETE I N S T I T U T E - ACI. Standard practice for selecting proportions for structural lightweight concrete, ACI 2 1 1 . 2 - 9 8 , 2 0 0 4 . AMERICAN CONCRETE I N S T I T U T E - ACI. Guide for structural lightweight aggregate concrete. ACI - 2 1 3 R - 0 3 . ACI Manual of Concrete Practice, Part 1, 27p., 2 0 0 3 . AMERICAN CONCRETE I N S T I T U T E - ACI. Batching, mixing, and job control of lightweight concrete, ACI 3 0 4 . 5 R - 9 1 , 1 9 9 7 . AMERICAN

CONCRETE

INSTITUTE

- ACI.

Structural

lightweight aggregate

concrete

performance, ACI SP-136, 1 9 9 2 . AMERICAN CONCRETE I N S T I T U T E - ACI. Code requirements for reinforced concrete ACI 318-08, 347p., 2008.

AMERICAN SOCIETY FOR T E S T I N G A N D MATERIALS - A S T M . A S T M C 3 3 0 - 0 5 . Standard specification for lightweight aggregates for structural concrete, 2 0 0 5 . ASPIRE. When lighter is better. ASPIRE

- The Concrete Bridge Magazine,

p. 2 0 - 2 4 , EUA,

Summer 2 0 0 7 . A S S O C I A Ç Ã O BRASILEIRA DE N O R M A S TÉCNICAS. N M 3 5 - Agregados leves para concreto estrutural - especificações. Rio de Janeiro, 1 9 9 5 . A S S O C I A Ç Ã O BRASILEIRA DE N O R M A S TÉCNICAS. N M 6 7 - Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1 9 9 8 . A S S O C I A Ç Ã O BRASILEIRA DE N O R M A S TÉCNICAS. N M 6 8 - Concreto - Determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Graff. Rio de Janeiro, 1 9 9 8 .

ARMELIN, H.S.; LIMA, M.G.; SELMO, S.M.S. Alta resistência com argila expandida. Revista Ibracon, n.09, p.42-47, 1 9 9 4 . BENTUR, A.; C O H E N , M. D. Effect of condensed silica fume on the microstructure of the interfacial zone in Portland cement mortars. Journal of the American Ceramic Society, v.70, n.10, p.738-43, 1 9 8 7 . BRITISH STANDARD I N S T I T U T I O N . BS 81 10 - Structural use of concrete -

Part 2: Code of

practice for special circumstances, 1 9 9 7 . BRITISH STANDARD I N S T I T U T I O N . BS 3 7 9 7 - Specification for lightweight aggregafes for masonry units and structural concrete, 1 9 9 0 . CARRASQUILLO, R. L.; N I L S O N , A. H.; SLATE, F. O. Properties of high strenght concrete subject to short-term loads. Journal of American Concrete Institute, EUA, v.78, n.3, p.171-178, 1 9 8 1 . CEMBUREAU - The European Cement Association. Leichtbeton im hoch-und Ingenieurbau. CEMBUREAU, Paris, 312p., 1 9 7 4 . (em alemão) CEN -

COMITÊ EUROPÉEN DE NORMALISATION.

Lightweight aggregates -

Part 1:

Lighteright aggregates for concrete and mortar. CEN prEN 13055-1, 2 0 0 2 . CHANDRA S.; B E R N T S S O N L. Lightweight aggregate concrete: science, technology, and applications. Noyes Publications, USA, 409p., 2 0 0 2 . C H E N , S. W . ; SCHNEIDER, U. Microhardness and mechanical behavior of the expanded shale concrete. In: KATZ A. et al. (Ed.) The interfacial transition zone in cementitius composites. London, E & FN S P O N , p.243-50, 1 9 9 8 . COMITÊ EURO-INTERNATIONAL DU B É T O N e FÉDÉRATION INTERNATIONALE DE LA PRECONTRAINTE - CEB-FIP. Lightweight aggregate concrete - Manual of design and technology. The Construction Press, 169p., 1 9 7 7 . DALY, A.F. Use of lightweight aggregate concrete in bridges. In: S E C O N D INTERNATIONAL SYMPOSIUM

STRUCTURAL

LIGHTWEIGHT

AGGREGATE

CONCRETE.

Proceedings..., Kristiansand, Noruega, p.345-354, 2 0 0 0 . ESCSI - EXPANDED SHALE, CLAY A N D SLATE I N S T I T U T E . Bremerton Floating Breakwater, Bremerton, Washington-USA.

ESCSI Publications. Project on the Month, jan. 2 0 0 9 .

ESCSI - EXPANDED SHALE, CLAY A N D SLATE I N S T I T U T E . First National Bank Tower, Omaha. USA, ESCSI Publications. Project on the Month, feb. 2 0 0 3 . ESCSI - EXPANDED SHALE, CLAY A N D SLATE I N S T I T U T E . Chateou on the Lake, Branson, Missouri.

USA, ESCSI Publications. Project on the Month, may 2 0 0 2 .

ESCSI - EXPANDED SHALE, CLAY A N D SLATE I N S T I T U T E . Lightweight concrete: history, applications and economics. USA, ESCSI Publications, 43p., 1 9 7 1 .

E U R O L I G H T C O N - Economic Design and Construction with Lightweight Aggregate Concrete. STRUCTURAL

LWAC, Specification and guideline for materiais and production. Project

B E 9 6 - 3 9 4 2 / R 1 4 , Noruega, 7 1 p., 2 0 0 0 a . E U R O L I G H T C O N - Economic Design and Construction with Lightweight Aggregate Concrete. Technical and economic mixture optimisation of high strength lightweight aggregate concrete. Project B E 9 6 - 3 9 4 2 / R 9 , Noruega, 64p., 2 0 0 0 b . E U R O L I G H T C O N - Economic Design and Construction with Lightweight Aggregate Concrete. Pumping of lightweight aggregate concrete based on expanded clay in Europe. Project B E 9 6 - 3 9 4 2 / R 1 1 , Noruega, Ó7p., 2 0 0 0 c . E U R O L I G H T C O N - Economic Design and Construction with Lightweight Aggregate Concrete. LWAC Material Properties, State-of-the-Art. Project B E 9 6 - 3 9 4 2 / R 2 , Noruega, 1 1 l p . , 1998. EUROPEAN STANDARD - EUROCODE 2: Design of concrete structures, 2 0 0 7 . EVANGELISTA, A.C.J.; SHEHATA,

L.C.D.; ALMEIDA, I.R. Características mecânicas de

concretos leves de alta resistência com argila expandida, produzidos no Brasil. In: I N T E R N A T I O N A L PERFORMANCE

CONGRESS

AND

QUALITY

ON OF

HIGH-PERFORMANCE CONCRETE

CONCRETE,

STRUCTURES.

AND

Proceedings...

Florianópolis, p. 1 7 0 - 1 8 9 , 1 9 9 6 . FÉDÉRATION I N T E R N A T I O N A L E DU B É T O N (FIB). Lightweight aggregate concrete. Guidance Documents - Bulletin 8. FIB, Lousanne, Suíça, 2 0 0 0 . FÉDÉRATION I N T E R N A T I O N A L E

DE LA PRÉCONTRAINTE

(FIP). Manual

lightweight

aggregate concrete. Surrey University Press, Glasgow. 1 9 8 3 . G O M E S N E T O , D. P. Dosagem de microconcretos leves de alto desempenho para produção de pré-fabricados de pequena espessura - Estudo de caso. Dissertação (Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. São Carlos, 156p. 1 9 9 8 . HELLAND, S.; MAAGE, M. Strength loss in unremixed LWA-concrete. In: I N T E R N A T I O N A L SYMPOSIUM

STRUCTURAL

LIGHTWEIGHT

AGGREGATE

Proceedings...,

Sandefjõrd, Noruega, p . 5 3 3 - 5 4 0 , 1 9 9 5 .

CONCRETE.

HOFF, G. C. High strength lightweight concrete for artic applications. In: ACI S Y M P O S I U M O N PERFORMANCE OF STRUCTURAL L I G H T W E I G H T CONCRETE.

Proceedings...

Dallas, 1 9 9 1 . HOLM, T. A. Performance of structural lightweight concrete in a marine environment. American Concrete Institute Publication SP 6 5 , Performance of Concrete in Marine Environment, 1980. HOLM, T. A.; BREMNER, T. W . State-of-the-art report on high-strength, high-durability structural low-density concrete for applications in severe marine environments. U S Army Corps

of Engineers - Engineer Research na Development Center. ERDC/SL TR-00-3. 1 16p.,

2000. HOLM, T. A.; BREMNER, T. W . High Strength Lightweight Aggregate Concrete. In: S H A H S.P.; A H A M A D S.H. (Ed.) High performance concrete: properties

and

aplications.

Inglaterra, McGraw-Hill, 1 9 9 4 . JAPAN SOCIETY OF CIVIL E N G I N E E R S . JSCE Chapter 19. Lightweight aggregate concrete 1 9 8 6 , revised 1 9 9 6 . JAPANESE ARCHITECTURAL STANDARD SPECIFICATION. JASS 5. Reinforced concrete work, 2 0 0 3 . JAPANESE INDUSTRIAL STANDARDS. JIS A 5 0 0 2 . Lightweight aggregates for structural concrete 1 9 7 8 , revised 1 9 9 9 . K H O K H R I N , N . K. The durability

of lightweight concrete structural members. Kuibyshev,

USSR, 1973. KJELLSEN, K. O.; WALLEVIK, O . H.; FJÀLLBERG, L. Microstructures and microchemistry of the paste-aggregate interfacial transition zone of high-performance concrete. Advances in Cement Research, v.10, n . l , p.33-40, 1 9 9 8 . LO, Y.; GAO, K. F.; JEARY, A. P. Microstructure of pre-wetted aggregate on lightweight concrete. Building and Environment, v. 3 4 , p.759-64, 1 9 9 9 . M A S O , J. C. Influence of the interfacial transition zone on composite mechanical properties. In: M A S O , J. C. (Ed.) Interfacial transition zone in concrete. London, E & F N S P O N , p. 103-16, 1 9 9 6 . M c C A N N A. M. et ai,

The Roman port and fishery of Cosa. Princeton, Princeton University

Press, 1 9 8 7 . MEHTA, K.; M O N T E I R O , J. M. Concreto: Microestrutura,

propriedades

e materiais.

São

Paulo, IBRACON, 2 0 0 8 . M O N T E I R O , P. J. M. Caracterização da microestrutura do concreto: Fases e interfaces; aspectos de durabilidade e de microfissuração. Tese (livre-docência). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 1 9 9 3 . M O N T E I R O , P. J. M.; M E T H A , P. K. Effect of aggregate, cement, and mineral admixtures on the microstructure of the transition zone. Invited Paper, M R S Society, Boston, 1 9 8 8 . M O N T E I R O , P. J. M.; M E T H A , P. K. Interaction between carbonate rock and cement paste. Cement and Concrete Research, v. 16, p. 127-32, 1 9 8 6 . MORAVIA, W . G. etal. Caracterização microestrutural da argila expandida para aplicação como agregado em concreto leve estrutural . In: 5 2 ° C O N G R E S S O BRASILEIRO DE CERÂMICA. Anais...

Belo Horizonte, p. 193-99, 2 0 0 6 .

NEVILLE, A. M. Aggregate bond and modulus of elasticity of concrete. ACI Materials Journal, v.94, n . l , p.71-74, 1997. N O R W E G I A N COUNCIL FOR BUILDING STANDARTIZATION. N S 3 4 7 3 E - Concrete structures design rules. Oslo. 78p., 1998. N O R W E G I A N COUNCIL FOR BUILDING STANDARTIZATION. N S 3 4 2 0 . Specificotion texts for building and construction, 1992 N O R W E G I A N COUNCIL FOR BUILDING STANDARTIZATION. N S 2 2 . NCA Publ. N ° 2 2 . Lightweight Aggregate Concrete. Specif. and Guidelines, 1 9 9 9 OLLIVIER J. P.; MASO, J. C.; BOURDETTE, B. Interfacial transition zone in concrete. Advanced Cement Based Materials, n.2, p.30-38, 1 9 9 5 . PAULON, V. A. A microestrutura do concreto convencional. In: ISAIA; G. C. (Ed.) Concreto: ensino, pesquisa e realizações. São Paulo, IBRACON, v.01, p. 5 8 3 - 6 0 4 , 2 0 0 5 . PAULON, V. A. Estudos da microestrutura da zona de transição entre a pasta de cimento e o agregado. Tese (doutorado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 1991. PAULON V. A.; DAL MOLIN, D.; MONTEIRO, P J .M. Statistical analysis of the mineral admixtures on the strenght of the interfacial transition zone. Interface Science, v.12, p.399-410, 2 0 0 4 . RILEN - INTERNATIONAL U N I O N OF T E S T I N G A N D RESEARCH LABORATORIES FOR MATERIALS A N D STRUCTURES. Terminology and Definitions of Lightweight Concrete, 1975. ROSSIGNOLO, J. A. Interfacial interactions in concretes with silica fume and SBR látex. Construction & Building Materials, v.23, p.817-821, 2 0 0 9 . ROSSIGNOLO, J. A. Avaliação da zona de transição interfacial pasta-agregado leve em concretos com silica ativa e látex SBR. Matéria, v. 1 2, p.532-540, 2 0 0 7 . ROSSIGNOLO, J. A. Módulo de deformação do concreto leve estrutural de alto desempenho. Revista Minerva, v.2, p.99-106, 2 0 0 5 . ROSSIGNOLO, J. A. Concreto leve de alto desempenho modificado com SB para préfabricados

esbeltos - dosagem, produção, propriedades

e microestrutura.

Tese

(doutorado). Interunidades EESC/IFSC/IQSC da Universidade de São Paulo. São Carlos, 2 0 0 3 . ROSSIGNOLO, J. A.; A G N E S I N I , M. V. C. Concreto leve estrutural. In: ISAIA; G. C. (Ed.) Concreto: ensino, pesquisa e realizações. São Paulo, IBRACON, v.02, p. 1333-62, 2005a. ROSSIGNOLO, J. A.; A G N E S I N I , M. V. C. Durability of polymer-modified lightweight aggregate concrete for low-thickness precast components. In: SIMPOSIO INTERNACIONAL FIB EL

H O R M I G Ó N E S T R U C T U R A L Y EL T R A N S C U R S O D E L T I E M P O . Proceedings... La Plata, Argentina, v.1. p. 171-78, 2 0 0 5 b . R O S S I G N O L O , J. A.; A G N E S I N I , M. V. C. Durability of polymer-modified lightweight aggregate concrete. Cement & concrete composites, v.26, p . 3 7 5 - 3 8 0 , 2 0 0 4 . ROSSIGNOLO, J. A., A G N E S I N I , M. V. C. Mechanical properties of polymer-modified lightweight aggregate concrete. Cement and Concrete Research, v.32, p.329-334, 2 0 0 2 . R O S S I G N O L O , J. A.; A G N E S I N I , M. V. C. Effect of curing condition on properties of polymermodified lightweight concrete In: Figueiras J. et al. (Ed.) Composites in Construction. Lisse, Holanda, A. A. Balkema Publishers, v. 1, p.67-71, 2 0 0 1 a . R O S S I G N O L O , J. A.; A G N E S I N I , M. V. C. Retração por secagem dos concretos leves de alto desempenho modificados com polímero. In: 4 3 ° C O N G R E S S O BRASILEIRO DO C O N C R E T O . Anais...

Foz do Iguaçu, p.01-1 1, 2 0 0 1 b.

R O S S I G N O L O , J. A.; A G N E S I N I , M. V. C. Propriedades no estado fresco dos microconcretos leves de alto desempenho modificados com polímero - Estudo de caso. In: IV C O N G R E S S O DE E N G E N H A R I A CIVIL Anais... Juiz de Fora, v . l . p.511-22, 2 0 0 0 . R O S S I G N O L O , J. A.; A G N E S I N I , M. V. C.; MORAIS, J.A. Properties of High-Performance LWAC for Precast Structures with Brazilian Lightweight Aggregates. Cement & Concrete Composites, v.25, p.77-82, 2 0 0 3 . R O S S I G N O L O , J. A.; FERRARI, C. Desenvolvimento de concreto leve para execução de habitações de interesse social: sistema construtivo de painéis monolíticos moldados in loco. In: E N C O N T R O

NACIONAL

C O N S T R U Ç Ã O - Q I C 2 0 0 6 . Anais...

SOBRE

QUALIDADE

E INOVAÇÃO

Lisboa, v.2. p.827-37, 2 0 0 6 .

R O S S I G N O L O , J. A.; OLIVEIRA, I. L. Efeito do Metacaulim nas propriedades do concreto leve estrutural. Acta Scientiarum - Technology (Online), v.29, p.55-60, 2 0 0 7 . R O S S I G N O L O , J. A.; OLIVEIRA, I. L. Concreto leve estrutural com metacaulim. Revista Minerva, v.3, p. 1 7 7 - 1 8 7 , 2 0 0 6 . R O S S I G N O L O , J. A.; PAULON, V. A.; A G N E S I N I , M. V. C. Concreto leve de elevado desempenho. Revista Engenharia e Construção, Maio, p.24-30, 2 0 0 1 . R O S S I C N O L O , J. A.; PEREIRA, J. R. L. Influência do agregado no desempenho da resistência à compressão do concreto: comparação entre basalto e argila expandida. In: V E N C O N T R O T E C N O L Ó G I C O DA E N G E N H A R I A CIVIL E A R Q U I T E T U R A - ENTECA. Anais... Maringá, p . 1 - 6 , 2 0 0 5 . SACHT, H. M. Painéis de vedação de concreto moldados in loco: avaliação de desempenho térmico e desenvolvimento de concretos. Dissertação (Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. São Carlos, 2 0 0 8 .

SACHT, H. M.; ROSSIGNOLO, J. A. Habitações multipavimentos de interesse sociaho uso de vedações em concreto e a influência da massa específica do painel no conforto térmico. Revista Minerva, v.5, n . l , p.25-34, 2008a. SACHT, H. M.; ROSSIGNOLO, J. A. Paredes de concreto moldadas in loco: Influência da massa específica e da espessura do painel no conforto térmico de habitações térreas de interesse social no estado de São Paulo. In: 5 0 ° C O N G R E S S O BRASILEIRO DO CONCRETO. Anais... Salvador, v . l , p.1-14, 2008b. SACHT, H. M.; ROSSIGNOLO, J. A.; REZENDE NETO, J. I. Habitações térreas de interesse social: o uso de vedações em concreto com diferentes massas específicas e as condições de conforto térmico no estado de São Paulo. In: NUTAU 2 0 0 8 - SEMINÁRIO INTERNACIONAL DO NÚCLEO DE PESQUISA EM TECNOLOGIA DA ARQUITETURA E URBANISMO DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Anais... São Paulo, v . l , p. 1-11, 2 0 0 8 . SACHT, H. M.; ROSSIGNOLO, J. A.; S A N T O S , W . N. A influência do teor de argila expandida na condutividade térmica do concreto leve. In: 4 9 ° C O N G R E S S O BRASILEIRO DO CONCRETO. Anais... Bento Gonçalves, v . l , p . M O , 2 0 0 7 . S A N T O S , M. E. et al. Argila expandida como agregado para concreto leve. Tema livre - Apresentado à Reunião Anual do IBRACON de 1 9 8 6 . São Paulo, 1 9 8 6 . SARKAR, S. L.; CHANDRA, S.; B E R N T S S O N , L. Interdependence of microstructure and strength of structural lightweight aggregate concrete. Cement and Concrete Composites, v . l 4 , p.239-48, 1992. SCRIVENER, K. L.; BENTUR, A.; PRATT, P. L. Quantitative characterization of the transition zone in high strength concretes. Advances in Cement Research, v. 1, n.4, p.230-7, 1988. SILVA, V. M. Ação da carbonatação em vigas de concreto armado em serviço, construídas em escala natural e reduzida. Tese (doutorado). Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. São Carlos, 2 0 0 7 . SLATE, F. O.; N I L S O N , A. H.; MARTÍNEZ, S. Mechanical properties of high-strength lightweight concrete. ACI Materials Journal, v.83, n.4, p.606-613, 1 9 8 6 . SPITZNER, J. High-strength LWA concrete. In: High-Strength Concrete. RILEM

Cap.ll

Aggregates. 1 9 9 4 . TAYLOR, H. F. W . ; NEWBURY, D. E. An electron microprobe study of a mature cement paste. Cement and Concrete Research, v. 14, p.565-73, 1 9 8 4 . T E Z U K A , Y. Concreto leve à base de argila expandida. Dissertação (mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 1 9 7 3 . VASCONCELOS, A.C. O concreto no Brasil: Volume III. São Paulo, Studio Nobel, 2 0 0 2 .

pré-fabricação, monumentos, fundações.

VASCONCELOS, A. C. Repercussões no cálculo do concreto armado ou protendido com a utilização de concreto leve de argila expandida. In: II Seminário Nacional de Concreto Protendido, ABPE/IBS. Anais...

Rio de Janeiro, 1 9 7 6 .

VASCONCELOS, A. C. Cálculo estrutural de concretos leves de argila expandida. São Paulo, IBRACON, 1 9 7 3 . VIEIRA, M. G. Betões de elevado desempenho com agregados leves - Durabilidade microestrutura.

Dissertação (mestrado). Instituto Superior Técnico da Universidade

Técnica de Lisboa. Lisboa, 2 0 0 0 . W A S S E R M A N , R.; B E N T U R , A. Interaction between fly ash aggregate with cement paste matrix. In: K A T Z A. et ai (Ed.) The interfacial transition zone in cementitius composites. London, E & F N S P O N , p.267-75, 1 9 9 8 . WASSERAAAN, R.; B E N T U R , A. Effect of lightweight fly ash aggregate microstructure on the strength of concretes. Cement and Concrete Research, v.27, n.4, p.525-37, 1 9 9 7 . W A S S E R M A N , R.; B E N T U R , A. Interfacial interactions in lightweight aggregate concretes and their influence on the concrete strength. Cement and Concrete Composites, v. 1 8, p.67-76, 1 9 9 6 . Z H A N G , M. H.; GJ<j>RV, O. E. Penetration of cement paste into lightweight aggregate. Cement and Concrete Research, v.22, p.47-55, 1 9 9 2 . Z H A N G , M. H.; GJ<{)RV, O. E. Mechanical properties of high-strength lightweight concrete. ACI Materials Journal, v.88, n.3, p . 2 4 0 - 2 4 7 , 1991a. Z H A N G , M. H.; GJ({>RV, O. E. Characteristics of lightweight aggregates for high-strength concrete. ACI Materials Journal, v.88, n.2, p. 150-158, 1 9 9 1 b. Z H A N G , M. H.; GJ<J>RV, O. E. Permeability of high-strength lightweight concrete. ACI Materials Journal, v.88, n.5, p . 4 6 3 - 4 6 9 , 1991c. Z H A N G , M. H.; GJ<j)RV, O. E. Microstructure of the interfacial zone between lightweight concrete and cement paste. Cement and Concrete Research, v.20, p . 6 1 0 - 6 1 8 , 1 9 9 0 .

O livro "Concreto Leve Estrutural" apresenta, em seis capítulos, o assunto de forma clara e didática. Inicialmente, nos dois primeiros capítulos, são apresentadas as definições e a evolução do desenvolvimento do concreto leve estrutural, assim como informações sobre a produção, as características e as propriedades dos agregados leves - com destaque para a argila expandida brasileira. As alterações promovidas pela argila expandida na dosagem e na produção dos concretos e a forma de definição da relação água/cimento são relatadas no capítulo posterior. O livro prossegue com a avaliação dos efeitos desse agregado nas propriedades dos concretos. Resultados de estudos correlatos desenvolvidos em outros países são comparados com os obtidos pelo autor, utilizando concretos com argila expandida brasileira. Com isso, foi possível propor alguns modelos teóricos para previsão do comportamento desse material no estado endurecido. São apresentados também os estudos referentes à microestrutura dos concretos com argila expandida, mais especificamente sobre a zona de transição pasta-agregado. Foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica de transmissão (MOT) para avaliar o efeito da argila expandida brasileira na espessura e na qualidade da zona de transição pasta-agregado, de forma comparativa ao agregado convencional. Para finalizar o texto, são discutidos exemplos de aplicações dos concretos leves em diversos países, com destaque para aplicações recentes em obras de destaque no cenário nacional.

CLES 06.1955 ISBN: 978-85-7266-220-8