Concreto Leve Completa

Prof. Edilberto Vitorino de Borja

CONCRETO LEVE

1 CONCRETO LEVE

1.1 Agregado leve

So considerados como agregados leves, segundo a NBR NM 35 (1995), aqueles que apresentam massas unitrias inferiores a 1120 kg/m. Para o RILEM (1975), qualquer agregado cuja massa especfica real das partculas seja inferior a 2000 kg/m ou que possuam massa unitria menor que 1200 kg/m so classificados como agregados leves.

Valores de baixa massa unitria se justificam devido sua microestrutura ser constituda por sistema celular de poros isolados entre si por paredes impermeveis (MEHTA & MONTEIRO, 2008).

Contudo, para que sejam considerados apropriados para uso em concretos necessrio que seus poros intersticiais estejam encapsulados dentro da estrutura interna da partcula e envoltos por uma camada superficial vtrea. Como ressalta Owens (2005), estas caractersticas combinadas no devem aumentar a massa especfica do concreto adensado devido significante absoro de gua ou penetrao da pasta de cimento dentro do corpo da partcula do agregado.

A estrutura celular interna das partculas , normalmente, obtida atravs de tratamento trmico de certas matrias primas fuso incipiente. Como exemplos tm-se argilas, folhelhos e vermiculita. Nessa temperatura, parte dos gases liberados incorporada massa piroplstica viscosa, proveniente da expanso da matria prima, gerando vazios no seu interior que se mantm sob refrigerao. A estrutura porosa aps o resfriamento reduz a massa unitria do material resultante, que menor do que antes do tratamento trmico, se tornando adequado o seu uso como agregado grado na fabricao de concretos leves (CHANDRA e BERNTSSON, 2002).

Alguns agregados leves so considerados resistentes e durveis devido formao da fase vtrea de alta resistncia, desenvolvendo um sistema de poros

CONCRETOS - Edilberto Vitorino de Borja

2 Captulo 1. CONCRETO LEVE

internos distribudos uniformemente, cujas dimenses variam de 5 m a 300 m, relativamente livres de fissuras. Na figura 1.1, visualiza-se a estrutura celular porosa interna de agregado leve (argila expandida) em imagem obtida atravs de microscopia eletrnica de varredura.

FIGURA 1.1 Micrografia da estrutura celular porosa interna do agregado leve de argila expandida, obtida por MEV (PEREIRA, 2008).

Os agregados leves obtidos pelo processo de forno rotativo apresentam formato arredondado envolto por uma camada vtrea de baixa permeabilidade e de variada granulometria (ROSSIGNOLO e AGNESINI, 2002).

No entanto, o processo de peneiramento, para diviso do agregado em diversas graduaes granulomtrica, provoca a quebra de alguns desses agregados, expondo parte dos poros internos superfcie.

Os poros expostos superfcie so permeveis e facilmente preenchidos com gua nos primeiros minutos de exposio umidade. Poros internos, entretanto, absorvem gua de forma lenta, sendo necessrios maiores tempos de imerso para atingir a saturao. Poros internos so essencialmente no interconectados e permanecem vazios mesmo depois de anos de imerso na gua (ACI 213, 2003).



1.2 Processos de fabricao do agregado leve

Os agregados leves so classificados segundo sua origem em naturais e artificiais. Os agregados leves naturais so extrados a partir de depsitos vulcnicos, como por exemplo, pedra-pomes, cinzas vulcnicas e tufa (NEVILLE, 1997). J os agregados artificiais utilizados na produo de concretos estruturais leves so produzidos em fbricas a partir do tratamento trmico de matrias-primas naturais como xisto, argilas, ardsias, vermiculita, folhelhos ou de subprodutos industriais como cinzas volantes e escrias de alto forno. Segundo Neville (1997) apenas os agregados obtidos por expanso a altas temperaturas como argila, xisto e ardsia podem ser usados em concretos estruturais.

O processo de obteno atravs de queima das matrias-primas ocorre em fornos rotativos ou fornos de sinterizao.

No processo do forno rotativo, o cilindro do forno revestido por material refratrio, similar ao utilizado na produo de cimento Portland, ligeiramente inclinado com longa e lenta rotao, produz partculas esfricas que so recobertas com pelcula protetora impermevel, conferindo maior resistncia, melhor trabalhabilidade e menor absoro de gua no concreto do que os agregados de poros abertos. A massa unitria desses agregados produzidos em fornos rotativos varia entre 300 kg/m e 650 kg/m (MORAVIA et al., 2006).

No processo de sinterizao, adiciona-se uma proporo adequada de combustvel matria-prima. Aps essa mistura, este material depositado em forma no compactada em uma grelha mvel e queimado, fundindo-se superficialmente, formando uma camada ou leito sinterizado, que depois britado e separado em fraes granulomtricas adequadas, com massa unitria variando entre 650 kg/m a 900 kg/m.

Os tipos de agregados leves produzidos em fornos rotativos e de sinterizao de maior consumo nos pases europeus e suas caractersticas esto listados na tabela 1.1. Ilustraes de alguns dos principais agregados leves fabricados na Europa e sua seo transversal podem ser visualizadas na figura 1.2.



TABELA 1.1 Tipos de agregados leves europeus e suas caractersticas (OWENS, 2005).

Nome Tipo Processo de fabricao Forma/textura Massa

Unitria (kg/m)

Resistncia compresso

(MPa)

Foamed slag

Escria expandida Foaming bed Angular/vesicular 750 < 40

Leca/Fibo Argila expandida Forno rotativo Arredondado/polido 425 < 30

Lytag Cinza volante sinterizada Snterizao Arredondado/fino 825 > 40

Pellite Escria

expandida peletizada

Peletizao Irregular/polido 900 > 40

Granulex Argila expandida Forno rotativo Irregular/spero 700 > 40

Liapor Xisto expandido Forno rotativo Arredondado/polido: fino 650 > 40

(a)l (b) (c) Figura 1.2 Agregados leves europeus: Leca (a), Litag (b) e Liapor (c) (OWENS,

2005).

1.3 Principais propriedades do agregado leve

Chi et al. (2003) destaca que a utilizao de agregados leves ocasiona mudanas significativas, tanto na densidade como em outras importantes propriedades dos concretos, como trabalhabilidade, resistncia mecnica, mdulo de



elasticidade, retrao, fluncia e tambm reduo da espessura da zona de transio entre o agregado e a matriz de cimento.

Deve-se, portanto, identificar quais propriedades do concreto leve, em comum com as do concreto convencional, que so mais fortemente influenciadas pelo agregado e pela qualidade da matriz cimentcia.

Dentre as propriedades do agregado que afetam diretamente as propriedades do concreto, o ACI 213 (2003) destaca as seguintes:

Forma das partculas, textura superficial e granulometria; Massa especfica e massa unitria; Resistncia do agregado (carga de ruptura); Porosidade total, umidade e absoro de gua; Mdulo de elasticidade.

a) Forma da partcula, textura superficial e granulometria

Agregados leves provenientes de diferentes matrias-primas, ou produzidos por diferentes mtodos, podem variar consideravelmente em relao forma e textura superficial das partculas. A caracterstica geomtrica das partculas do agregado diz respeito a sua forma, que pode variar de cbico, com superfcies regulares, a formas essencialmente arredondadas, ou ainda se apresentar de formas irregulares.

Quanto textura, pode apresentar superfcies relativamente lisas ou speras, com pequenos ou grandes poros expostos. Se comparadas s partculas com superfcies lisas e arredondadas, as partculas de textura spera ou com poros expostos necessitam de mais pasta cimentcia para produzir misturas de concreto trabalhveis, ocasionando aumento nos custos.

A forma e a textura superficial das partculas dos agregados leves influenciam mais as propriedades do concreto no estado fresco, em fatores como trabalhabilidade, bombeabilidade, relao entre agregado mido e grado e quantidade de gua. Estes efeitos so anlogos aos obtidos com agregados normais com partculas de formas e texturas diversas.



A granulometria exigida para agregados leves diverge da granulometria dos agregados normais, pois a resistncia compresso, para um dado consumo de gua e de cimento, pode ser aumentada ao se reduzir a dimenso mxima do agregado grado e/ou substituir parcialmente o agregado mido leve por areia natural de boa qualidade (MEHTA & MONTEIRO, 2008).

A norma ASTM C330 reconhece que o aumento da massa especfica e resistncia do concreto leve normalmente ocorrem com a reduo do tamanho da partcula do agregado leve expandido.

Massa especfica e massa unitria

Devido sua estrutura celular, a massa especfica e a massa unitria das partculas do agregado leve so inferiores aos do agregado normal, variando tambm com o tamanho da partcula, sendo mais elevada para as partculas menores (midas) e mais baixas para as partculas gradas, com a magnitude das diferenas dependendo do mtodo do processo de fabricao.

A variao da massa unitria do agregado leve, na condio seca, de aproximadamente 1/3 a 2/3 com relao ao agregado normal. Massas unitrias abaixo desta variao necessitam maiores quantidades de cimento para atingirem resistncia requerida, podendo, assim, deixar de cumprir o requisito de concreto leve (baixa massa especfica).

b) Resistncia compresso

A resistncia das partculas dos agregados varia com o tipo e origem, e mensurvel apenas na forma qualitativa. Algumas partculas podem ser duras e resistentes e outras frgeis e friveis.

Como a resistncia compresso do concreto leve fortemente influenciada pela resistncia do agregado, o conceito de carga ltima (carga de ruptura) do agregado seria mais apropriado na indicao de resistncia compresso e de trao a ser atingida em concretos leves.



Meyer e Kahn (2002), em seus estudos com concretos leves, relataram que, para os concretos que continham o mesmo tipo de agregados e maiores teores de cimento apresentaram resistncias ligeiramente superiores, inferindo que o aumento no teor de cimento no conduz a um aumento proporcional na resistncia. No entanto, foi observado que a resistncia pode ser incrementada, de maneira considervel, ao reduzir o tamanho mximo do agregado grado.

c) Porosidade total, umidade e absoro de gua

Normalmente, so definidos como poros os espaos vazios (de ar) existentes internamente nas partculas dos agregados e, como vazios, os espaos intersticiais entre as partculas do agregado. Assim, considera-se como porosidade total a soma dos poros (vazios) internos dos agregados e dos espaos intersticiais entre as partculas (OWENS, 2005).

A porcentagem de absoro de gua e as caractersticas dos poros do agregado leve so parmetros que devem ser levados em considerao no proporcionamento da mistura, produo e controle do concreto, uma vez que a quantidade de gua a ser adicionada no pode ser exclusiva (e necessria) apenas para as reaes de hidratao do cimento.

O agregado leve, devido sua estrutura celular porosa, capaz de absorver mais gua do que o agregado normal.

Baseado na norma ASTM C127, testes de absoro, expressos aps 24h, os agregado leves geralmente absorvem de 5% a 25%, em massa, o peso do agregado seco, dependendo do sistema de poros do agregado. Em contrapartida, a maioria dos agregados de peso normal absorve menos que 2% de umidade. Um importante fator a ser considerado, dada esta grande diferena de absoro entre os agregados, que o agregado leve absorve gua tanto no interior das partculas como na sua superfcie, enquanto que o agregado normal tem absoro concentrada apenas na sua superfcie.



d) Mdulo de Deformao

O mdulo de elasticidade do concreto funo do mdulo de seus elementos constituintes. O concreto pode ser considerado com um material de 2-fases, o agregado grado e a frao da argamassa cimentcia, que incluem o cimento, gua, teor de ar incorporado e agregado mido. Assim, quanto maior for o mdulo de elasticidade do agregado leve, maior ser o valor do mdulo de elasticidade do concreto.

Medidas dinmicas realizadas no agregado isoladamente correlacionam o mdulo de elasticidade com a massa especfica do agregado leve atravs da equao 1.1 (ACI 213, 2003).

Ed = 0,008.2 (1.1) onde:

Ed o mdulo de elasticidade dinmico das partculas, em MPa, e,

a massa especfica da partcula do agregado, em kg/m.

Holm e Bremner (1994) argumentam que os agregados leves com baixa resistncia mecnica tm pouca participao na transmisso das tenses internas no concreto, deduzindo que, quanto maior for a diferena entre os valores do mdulo de deformao do agregado e da matriz cimentcia, maior ser a diferena entre a resistncia compresso da matriz cimentcia e o concreto.

1.4 Concreto leve

A classificao dos concretos, quanto ao seu peso, em leves, normais ou pesados, norteado pela massa especfica dos agregados usados na sua fabricao. A massa especfica dos concretos normais, segundo Neville (1997), varia entre 2200 kg/m e 2600 kg/m, e o concreto leve, segundo Mehta e Monteiro (2008), tem massa especfica variando entre 800 kg/m e 1850 kg/m.



A tabela 1.2 apresenta os valores limites de massa especfica aparente citados em alguns documentos normativos ou de referncia para os concretos leves.

TABELA 1.2 - Dados de referncia da massa especifica dos concretos leves (ROSSIGNOLO, 2003).

Referncia Massa especifica (kg/m)

RILEM (1975) < 2000

CEB-FIP (1977) < 2000

NS 3473 E (1992) 1200 < < 2200

ACI 213R-87 (1997) 1400< < 1850

CEN prEN 205-25 (1999) 800 < < 2000

Em construes de concreto armado, a baixa relao resistncia-peso do concreto, quando comparado com estruturas metlicas, constitui-se uma grande desvantagem desse material. Esta relao pode ser otimizada quando se reduz a massa especfica do concreto ou quando se aumenta a sua resistncia. Assim, surgiu o concreto leve como um produto conseqente do desenvolvimento da tecnologia do concreto e tem sido utilizado desde o incio do sculo passado para fins estruturais e reduo do peso prprio da estrutura, com excelentes resultados (ROSSIGNOLO, 2003; MORAVIA 2007).

Os Edifcios Australia Square Tower (Austrlia), Park Regis (Austrlia), Standart Bank (frica do Sul) e o BMW Building (Alemanha) so exemplos de edifcios de mltiplos pavimentos construdos a partir da dcada de 50. Na figura 1.3 ilustram-se imagens desses edifcios (ROSSIGNOLO, 2003).



(a)

(b)

(c)

(d) FIGURA 1.3 Edifcios executados com concreto leve: Square Tower 1967 (a),

Park Regis 1968 (b), Standart Bank 1970 (c), BMW Building 1972 (d) (ROSSIGNOLO, 2003).

Os concretos de agregado leve, tambm so utilizados em estruturas na forma de peas pr-moldadas, paredes moldadas in loco e tabuleiros de pontes com grandes vos. A figura 1.4 ilustra construes com pr-moldados em concreto leve executadas na Rssia e na ustria.

(a)

(b) FIGURA 1.4 Construes com pr-fabricados em concreto leve: Rssia 1967 (a)

e ustria 1968 (b) (ROSSIGNOLO, 2003).

Documentos normativos internacionais (RILEM, 1975; CEB-FIP, 1977 e NS 3473, 1992) defendem que ser considerado concreto leve aquele que simplesmente apresentar massa especfica inferior a 2000 kg/m. Para Newman



(2005), concreto com massa especfica variando entre 300 kg/m e 2000 kg/m, resistncia compresso em amostras cbicas variando de 1 MPa a 60 MPa e condutividade trmica de 0,2 W/mK a 1,0 W/mK, so definidos como concretos leves. Para anlise comparativa, tem-se o concreto convencional que apresenta massa especfica entre 2100 2500 kg/m, resistncia compresso, tambm em amostras cbicas, entre 15 MPa e 100 MPa e condutividade trmica variando de 1,6 W/mK a 1,9 W/mK.

H muitos modos para produzir concreto de peso leve. Destes, podem ser identificados trs tipos principais.

O primeiro tipo o concreto com agregado leve, utilizado em estruturas monolticas, e tm a substituio parcial ou total do agregado normal pelo agregado leve, podendo ser usado como concreto estrutural e no estrutural. No ltimo caso, tem a funo apenas de vedao ou como concreto para isolao trmica. Segundo Neville (1997), so os nicos concretos leves que podem, dependendo do tipo de agregado, trao e dosagem, atingir resistncias aceitveis para fins estruturais; O segundo tipo de concreto leve produzido com a introduo de grandes quantidades de vazios dentro da argamassa cimentcia, resultante da ao de produtos, e conhecido como concreto aerado, espumoso ou concreto com gs. Mayc et al. (2009) ressalta que embora aceita e bastante usual, esta denominao pode ser questionada, uma vez que o material resultante no seja propriamente um concreto, e sim uma argamassa, tendo uso apenas como material de enchimento ou em componentes de alvenaria, muito embora existam registros de agregados leves inseridos este tipo de concreto;

O terceiro tipo de concreto leve denominado de concreto de baixa densidade, que se utiliza apenas de agregados grados leves, o que ocasiona um grande nmero de vazios intersticiais, tambm denominado de concreto sem finos (CHANDRA e BERNTSSON, 2002). Pode ser usado para confeces de painis divisrios.

Como ressalta Moravia (2007), todos os tipos de concretos leves tm na sua essncia a reduo da massa especfica, podendo novos concretos ser obtidos com



a combinao desses trs tipos. A figura 1.5 ilustra, esquematicamente, os trs tipos de concreto leve.

(a)

(b)

(c) FIGURA 1.5 Os trs tipos de concreto leve: concreto com agregado leve (a),

concreto aerado (b) e concreto sem finos (c) (MORAVIA, 2007).

Nos concretos leves comum correlacionar a massa especfica com a resistncia compresso. Concretos com baixas massas especficas tm baixa resistncia e concretos com elevadas massas especficas, freqentemente, tm alta resistncia mecnica. Concretos leves, segundo Chandra e Berntsson (2002), geralmente, tm resistncia compresso variando de 10 a 70 MPa.

1.5 Concreto estrutural leve (CEL)

Para Clarke (2005), concreto estrutural leve um concreto estrutural em todos os sentidos, exceto que o concreto feito com agregados leves, com massa especfica seca aproximadamente igual a dois teros da massa especfica do concreto convencional, que se utiliza de agregados naturais.

Geralmente o concreto estrutural leve produzido com ambos os agregados leves, tanto o grado quanto o mido. Porm, comum, quando se deseja obter altas resistncias, substituir toda ou parte da frao mida por areia normal (areia de rio). Mindess et al (2002) estimam que tal substituio acarreta aumento no peso especfico do concreto em aproximadamente 320kg/m. Segundo ainda estes autores, muito embora os agregados leves sintticos sejam, comumente, mais expansivos que o agregado natural, o aumento na relao resistncia/densidade



oferece economia em obras executadas com este tipo de material, mesmo sendo o custo do agregado leve, por m de concreto, mais elevado que o agregado natural. Os autores ressaltam que, ao se utilizar o concreto leve, tem-se uma reduo de peso prprio dos elementos estruturais e, conseqentemente, reduo dos elementos de fundao e das taxas de armadura, e desta forma, no cmputo global de custos, acaba-se tendo uma reduo no valor da obra.

Sua indicao de uso como concreto estrutural, pode ser tambm justificada quando se tem solos com baixa capacidade de suporte e/ou construes em locais com elevadas aglomeraes de edificaes, cuja necessidade de material que apresente bom desempenho como isolante trmico e acstico se faz sobrepujante.

1.5.1 Propriedades do CEL

As propriedades do concreto leve podem ser exploradas sob diversas formas, desde o seu uso como material estrutural secundrio (enchimento) at a incorporao em estruturas portantes, inclusive visando benefcios no isolamento trmico. Estas variedades so reconhecidas pelo RILEM/CEB, como transcreve Newman (2005), e classificadas de acordo com o exposto na tabela 1.4.

TABELA 1.4 Classificao do concreto leve (NEWMAN, 2005).

Propriedades

Classes e Tipos

I II III

Estrutural Estrutural / Isolante Isolante

Resistncia compresso (MPa) > 15,0 > 3,5 > 0,5

Coeficiente de condutividade Trmica (W/mK) - < 0,75 < 0,30

Massa Especfica (kg/m) 1600 - 2000 < 1600



esquerda do espectro esto os agregados mais porosos, adequados apenas para a produo de concretos isolantes (no estruturais). Na extremidade oposta esto localizados os agregados leves de maiores massas unitrias do espectro, adequados para a produo de concreto estrutural.

FIGURA 1.6 Espectro dos agregados leves (MEHTA & MONTEIRO, 2008).

A maioria dos agregados leves, segundo Clarke (2005), produzem concretos estruturais cuja resistncia compresso atinge valores mximos de 35 MPa e, um nmero limitado destes agregados, produzem concretos que desenvolvem resistncias, em amostras cilndricas, superiores a 69 MPa.

A resistncia e massa especfica do concreto leve variam consideravelmente, dependendo do tipo de agregado utilizado. Para Clarke (2005), os resultados de testes experimentais de resistncia compresso e massas especficas secas (ao ar) realizados em concretos leves confeccionados com diferentes tipos de agregados europeus, apresentados na tabela 1.5 e figura 1.7, evidenciam a complexidade de correlacionar propriedades fsicas com propriedades mecnicas, em se tratando de concretos leves. O autor chama ateno para a relao resistncia/massa especfica do concreto leve (tabela 1.5) em comparao com a relao resistncia/massa



especfica do concreto convencional (resistncia de 30 MPa e massa especfica de 2500 kg/m).

TABELA 1.5 Resultados de resistncia compresso e massa especfica de concretos leves a partir do trabalho desenvolvido pela British Cement Association,

2002 (CLARKE, 2005).

Agregado Resistncia (MPa) Massa Especfica

(kg/m) Relao resistncia /massa

especfica*

Lytag 70 1850 3,2

Pellite 55 2050 2,2

Liapor 45 1550 2,4

Leca 20 1650 1,5

Fibo 25 1500 1,4 * valores obtidos atravs da relao resistncia/massa especfica do concreto leve divido pela relao resistncia/massa especfica do concreto convencional (0,012)

LytagLecaPelliteFiboLiapor

01400

10 20 30 40 50 60 70 80

Resistncia em amostras cbicas (N/mm)

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

Ma

ssa

Es

pec

fica

Se

ca (kg

/m)

FIGURA 1.7 Relao entre a massa especfica seca e a resistncia compresso de concreto leve confeccionado com vrios tipos de agregados leves europeus

(British Cement Association, 2002 apud CLARKE, 2005).



Ao se trabalhar com combinaes de agregados grados leves e agregados midos naturais, pode-se obter uma larga variao de massas especficas e resistncias para o concreto, principalmente ao se fazer uso de aditivos e adies minerais (recentes tecnologias do concreto).

Para que o concreto seja classificado como concreto estrutural leve, as especificaes de normas limitam a sua massa especfica aparente e exigem resistncia compresso mnima, aos 28 dias, para assegurar a qualidade do concreto (MORAVIA, 2007).

A massa especfica do concreto no estado endurecido influenciada pela massa especfica dos seus constituintes e pelas propores da mistura.

A granulometria e a forma dos gros tambm podem influenciar, proporcionando uma melhor distribuio das partculas.

A norma brasileira NBR NM 35 (ABNT, 1995) especifica que os agregados midos leves, quando empregados na produo de concretos leves, no devem apresentar massa unitria no estado solto acima de 1120 kg/m, e 880 kg/m para os agregados grados, estabelecendo uma relao entre a resistncia compresso mnima e massa especfica mxima para concretos estruturais leves, como apresentado na tabela 1.6.

TABELA 1.6 Valores normativos, segundo NM 35 (1995), referentes resistncia compresso e massa especfica aparente para concretos estruturais leves.

Resistncia compresso, aos 28 dias (MPa)

Massa especifica aparente (kg/m)

28 1840

21 1760

17 1680

O agregado leve, por possuir estrutura porosa, tende a reduzir bastante o desempenho estrutural do concreto, limitando a sua resistncia a patamares relativamente baixos em comparao ao concreto convencional. Deste modo, o



concreto estrutural leve pode conter na sua composio apenas agregados leves, ou, por outras razes diversas, uma combinao de agregados leves e normais (NEWMAN, 2005).

Para concreto estrutural, os principais agregados leves fabricados a partir de materiais naturais so: a argila expandida e a ardsia expandida.

Na figura 1.8 (NEVILLE, 1997) ilustra-se a classificao estrutural dos concretos leves e suas massas especficas secas inerentes a utilizao de cada tipo de agregado.

CONCRETO DE BAIXADENSIDADE DE MASSA

CONCRETO DEMODERADA

RESISTNCIACONCRETO ESTRUTURAL

ARGILA EXPANDIDA

ARGILA, FOLHELHO E ARDSIAEXPANDIDAS EM FORNOS ROTATIVOS

LAVA POROSA

PEDRA-POMES

PERLITA

VERMICULITA

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 kg/dmkg/dm

ARGILA, FOLHELHO OU CINZAVOLANTE SINTERIZADA EM GRELHAS

FIGURA 1.8 Classificao dos concretos leves e suas massas especficas secas (NEVILLE, 1997).

As propriedades do concreto leve dependem unicamente do material utilizado. Como visto na figura 1.7, com alguns tipos de agregados leves, no difcil obter concretos estruturais, com resistncias variando entre 50 a 63 MPa, apesar da alta porosidade e fragilidade inerente ao agregado.



Pode-se obter uma relao entre a resistncia compresso e a densidade do concreto leve, porm esta relao depende particularmente do tipo de agregado utilizado, como pode ser observado na figura 1.9 (MINDESS et al., 2002), bem como da quantidade do agregado mido natural

5 10 15 20 25 30 3501000

1400

1800

2200

2600

3000

Argila

De

nsi

dade

(kg

/m)

Resistncia compresso (MPa)

Escria

AGREGADO GRADO

BritaGrantica

Espumosa

Expandida

Cinza volanteExpandida

ou

FIGURA 1.9 Relao entre a densidade e resistncia compresso, em amostras cbicas de 150mm (MINDESS et al., 2002).

Nos ensaios de compresso, observa-se que, nos concretos leves, a fratura do concreto diferente do concreto convencional. A fratura atravessa, comumente, o agregado, e no o seu contorno. A resistncia do agregado e da pasta de cimento so praticamente iguais. Em alguns casos, a resistncia da pasta cimentcia chega a exceder a resistncia do concreto.

A equao 1.2, citada por Mindess et al (2002), relaciona, de forma emprica, a determinao da resistncia compresso do concreto leve produzido com areia normal, onde c, a e m, so, respectivamente, a resistncia compresso do concreto, do agregado e da argamassa, e n a frao volumtrica do agregado grado leve.

n)(1m

nac .

= ..... (1.2)



1.5.2 Propriedades de Durabilidade

O baixo peso especfico e a alta capacidade como material isolante so as caractersticas de maior destaque do concreto leve e que as distingue do concreto convencional. Porm, estas no so as nicas caractersticas que justificam maior ateno por parte dos pesquisadores a este tipo de material (EUROLIGHTCON, 1998).

Para o EuroLightCon (1998), preciso considerar alguns fenmenos bsicos a fim de compreender como a aplicao de um agregado leve pode alterar ou modificar o comportamento do concreto de forma significativa. Para isso, pode-se considerar o concreto, no estado fresco, como um material de duas fases: a fase plstica (pasta) e a fase rgida (agregado). Na fase plstica, o composto cimentcio exibe alta heterogeneidade. Durante o processo de endurecimento, o material muda de material heterogneo para um material mais homogneo. Entretanto, este entendimento complexo e depende em que nvel o material analizado, ou seja, macroestrutural, onde as propriedades da engenharia do concreto so definidas (propriedades fsicas e mecnicas), ou microestrutural, onde os processos de hidratao e desenvolvimento da microestrutura so descritos, incluindo as micro-propriedades da zona interfacial entre o agregado e a matriz.

Em concretos leves, o processo de hidratao da pasta cimentcia altera significativamente a forma como a pasta de cimento interage com os agregados em diferentes fases da vida til do concreto, influenciando diretamente sobre todas as suas propriedades. Na etapa de mistura e aplicao, os poros dos agregado leves absorvem gua afetando a trabalhabilidade do concreto, bem como a relao gua-aglomerante (NEVILLE, 1997). Na fase de endurecimento, a gua inicialmente acumulada nas partculas do agregado poroso, ao ser liberada lentamente, poder ocasionar alteraes no processo de hidratao na sua fase inicial.

i. Cura interna

ACI 213R-87 (1999) destaca que concreto leve com agregados que apresentam elevado teor de absoro de gua devem ser combinados com agregados midos naturais, no intuito de promover uma cura interna satisfatria,



principalmente em concretos contendo um alto volume de materiais cimentcios, uma vez que estes tipos de concreto so vulnerveis ao surgimento de fissuras de retrao provocadas pelo processo inicial de endurecimento do cimento. Desta forma, promove-se, de forma benfica, a liberao lenta da umidade interna presente nos agregados leves.

Segundo Hamrol (1972), outro aspecto a ser enfatizado a quantidade de gua absorvida pelos agregados leves, que muito superior dos agregados normais. Este aspecto altera as relaes gua/materiais cimentcios habituais e obriga decomposio da gua total em gua livre ou efetiva e a gua contida nos poros destes agregados. Como citado em Silva (2007), referenciando Dreux (1986), este problema ainda mais delicado pelo fato da absoro inicial de gua ser significativa, existindo migraes de gua, mesmo durante a fabricao do concreto, que fazem variar a quantidade de gua livre em funo do tempo de amassamento.

Melo (2000) faz referncia sobre a importncia da quantidade de gua a ser utilizada na composio dos concretos leves, considerando-a a varivel de mais difcil determinao pelo alto teor de absoro dos agregados leves e que se no for cuidadosamente equacionada, a gua disponvel para a hidratao do cimento poder ser insuficiente, inclusive com efeitos negativos nas caractersticas mecnicas ou na trabalhabilidade do concreto.

Hamrol (1972) demonstrou a efetiva melhora na qualidade do concreto leve produzido com agregados pr-umedecidos em razo da melhor hidratao do material cimentcio ao longo do tempo, uma vez que a umidade presente no interior dos poros do agregado serve como reservatrio, liberando de forma lenta a gua durante este processo.



No trabalho de pesquisa desenvolvido por Moravia (2007), realiza-se um estudo comparativo entre as resistncias de concretos leves, produzidos com argila expandida, e concretos convencionais, fabricados com agregado proveniente de rocha calcria britada, aos 3, 7 e 28 dias, para quatro dosagens distintas de resistncias estimadas em 20 MPa, 25 MPa, 30 MPa e 40MPa. Os concretos leves apresentaram uma reduo de aproximadamente 22% a 28% na resistncia compresso em relao aos concretos convencionais. De acordo com o autor, esta queda na resistncia compresso, para os concretos produzidos com argila expandida, deve-se a baixa resistncia mecnica deste tipo de agregado.

Em estudo mais recente sobre concreto leve (PEREIRA, 2008), foi abordado aplicao de duas granulometrias de argilas expandidas em trs formulaes, com foco nas propriedades mecnicas, interface agregado-matriz, porosidade e perfil de absoro de ons cloreto. Para as trs misturas analisadas, foi observado valores de resistncia compresso ligeiramente superiores a 20 MPa, consideradas, segundo o autor, como concretos leves estruturais frente exigncia da NBR 6118 (2003). Em anlise comparativa com os concretos tradicionais, os concretos leves apresentaram reduo nos valores da massa especfica entre 32% e 39%. A alta porosidade da argila expandida no contribuiu de forma significativa para a penetrao de cloreto no concreto, atribuindo-se este desempenho a boa aderncia entre o agregado e a matriz cimentcia, alm da similaridade dos mdulos das partculas do agregado leve e da pasta. O autor tambm observou que os concretos apresentaram pequena porosidade em relao ao sistema de poros da argila expandida.

ii. Mdulo de elasticidade do concreto leve

O uso de agregados leves em concreto com intuito de reduzir o seu peso especfico acaba por alterar suas propriedades elsticas quando comparados aos concretos convencionais e, em particular, o mdulo de deformao, entre outras propriedades.



Segundo De Pauw et al. (1995), nos concretos, o mdulo de elasticidade depende da frao volumtrica entre a pasta e o agregado e do mdulo de elasticidade de cada material que o compe. Como os agregados utilizados em concretos convencionais apresentam maiores valores de mdulo de elasticidade em relao ao agregado utilizado em concreto leve, estes, conseqentemente, apresentam tambm menor mdulo de elasticidade.

A figura 1.10, adaptada da norma ACI 213R-87 (1999), ilustra a variao dos valores do mdulo de elasticidade para os concretos leves.

FIGURA 1.10 Mdulos de elasticidade para concretos leves (ACI 213-87, 1999).

Variao na graduao do agregado leve geralmente tem pouco efeito no mdulo de elasticidade se a relao volumtrica entre a pasta de cimento e agregados permanecerem praticamente constantes (ACI 213R-87, 1999).

Zhang and Gjrv (1990) observaram que as propriedades elsticas do agregado e a boa ligao entre os produtos de hidratao do cimento e o agregado leve acabam por influenciar sobre o mdulo de elasticidade do concreto leve, caracterizando uma curva de maior linearidade no ensaio de tenso-deformao



quando comparado a concretos convencionais para um mesmo patamar de resistncia mecnica.

Nos seus estudos, Carrasquillo et al. (1981), referenciado por Rossignolo (2003), traaram curvas do diagrama tenso-deformao para concretos leves de alta, mdia e baixa resistncia (figura 1.11), comprovando tambm a linearidade no trecho ascendente da curva. Verifica-se ainda que, aps atingir a carga mxima, a curva torna-se bastante ngreme antes da ruptura.

FIGURA 1.11 - Ilustrao do comportamento da curva tenso-deformao dos concretos com agregados leves (CARRASQUILLO et al. apud ROSSIGNOLO,

2006).

iii. Zona de transio

No concreto de cimento Portland, a pasta cimentcia forma uma espcie de anel em torno do agregado, no qual a cristalizao dos hidratados diferente da existente em outra regio da mesma pasta. Essa camada se constitui com caractersticas de menor desempenho do concreto por ser uma regio que



apresenta uma maior relao gua/cimento e de menor coeso, facilitando a propagao de fissuras (PAULON e MONTEIRO, 1991).

Neville (1997) explica que uma das causas para a microestrutura da pasta de cimento hidratada na vizinhana imediata das partculas do agregado grado diferirem do restante da microestrutura da pasta de cimento que, durante a mistura, as partculas de cimento seco no se dispem de forma densa juntamente com as partculas relativamente grandes dos agregados, apresentando comportamento semelhante, em escala menor, do efeito de parede, observado em amostras de concreto cujo tamanho mximo do agregado grande em relao ao tamanho do molde e que no momento de adensamento, a uniformidade de distribuio dos agregados grados ficam prejudicadas, uma vez que a quantidade de argamassa necessria para preencher o espao entre as partculas do agregado e a parede do molde maior do que a necessria no interior do restante da massa, conduzindo a uma porosidade elevada em relao pasta de cimento em locais mais afastados do agregado grado.

Larbi, como cita Neville (1997), argumenta que a microestrutura da zona de transio composta por duas camadas. A primeira camada de Ca(OH)2 cristalino com cerca de 5 m de espessura e a segunda camada de C-S-H com espessura tambm aproximada de 5 m. Ao se distanciar do agregado, encontra-se a zona de transio principal com cerca de 50 m de espessura contendo produtos de hidratao do cimento com cristais maiores de Ca(OH)2, mas sem nenhum cimento no hidratado, e por este motivo a porosidade maior do que em qualquer outro ponto da pasta de cimento.

Estudos mais acurados da microestrutura do concreto mostram que, em se tratando de concretos estruturais leves, a zona de interface entre a matriz e o agregado tem comportamento bem diferente da estrutura da matriz da pasta cimentante (argamassa) de um concreto convencional. O contorno entre a matriz e o agregado leve apresenta forma e espessura distintos, medindo aproximadamente 10 m de espessura, dependendo da regio e do local ao longo da superfcie do agregado grado. J no concreto convencional, esta espessura varia de 10 m a 50 m.



Segundo Zhang e Gjrv (1990), essa reduo na espessura da zona de transio de concretos leves se deve pela infiltrao (penetrao) da pasta de cimento na superfcie porosa que geralmente se apresentam nos agregados leves. No que diz respeito ao agregado leve, se a camada que circunda o agregado leve for bastante densa apresentar comportamento idntico camada do agregado normal. Porm, como ressalta Maso (1982), se o agregado leve tiver uma camada externa mais porosa atrair a migrao de ons, levando a formao de uma zona de transio mais densa, melhorando o intertravamento mecnico entre o agregado e a pasta de cimento.

Para Lo e Cui (2004), a diferena morfolgica do agregado leve conduz a uma estrutura da zona de transio varivel de acordo com sua localizao e no tem espessura definida, atribuindo a alta porosidade na zona de transio a numerosas formaes de produtos cristalinos no formato de placas de hidrxido de clcio na vizinhana do agregado grado leve e tambm ao pobre empacotamento dos gros de cimento (figura 1.12).

FIGURA 1.12 Visualizao da espessura da zona de transio e formao de cristais (etringita) na superfcie da casca do agregado leve (LO e CUI, 2004).

Breton et al., (1993) em seus estudos sobre a contribuio dos mecanismos de formao na zona de transio entre o agregado e a pasta de cimento



observaram que a zona de transio rica em C-H e que no possuem uma distribuio contnua ao longo da superfcie do agregado. Os autores observaram ainda que estes cristais no tm uma orientao definida podendo ser paralela, perpendicular ou aleatria parede do agregado, e que provavelmente devido a este fato, o efeito de parede no ocorra na superfcie do agregado leve, alm da alta porosidade e do alto teor de absoro de gua, diferenciando a zona interfacial do concreto leve do concreto convencional.

Alm disso, como os agregados leves so materiais porosos e com alto teor de absoro de gua, a interface entre o agregado leve/pasta de cimento compacta e caracterizada pela interconectividade mecnica em combinao com a interao qumica na forma de reao pozolnica (ELSHARIEF et al., 2005).

iv. Porosidade e permeabilidade

A gua, sempre presente no concreto desde o incio da sua produo devido necessidade para as reaes da hidratao do cimento, age tambm como principal componente no processo de mistura, aferindo trabalhabilidade necessria ao manuseio e aplicao do concreto. No entanto, grande parte da gua de amassamento acaba evaporando pela exposio a altas temperaturas ou escoando pelas frmas antes do processo de hidratao se completar, deixando poros vazios ou saturados.

Essa rede de poros um emaranhado de canais e capilares, nem sempre comunicantes entre si, mas que permitem que o concreto apresente uma certa permeabilidade aos lquidos e aos gases (PEREIRA, 2008 apud ANDRADE PERDRIX). A figura 1.13 mostra um modelo esquemtico de uma rede de poros do concreto.



FIGURA 1.13 Modelo simplificado da rede de poros do concreto (PEREIRA, 2008).

Alm dos poros ocasionados pela perda da gua, no processo de hidratao do cimento, ocorrem numerosas microfissuras provenientes das reaes qumicas entre os compostos do cimento e a gua, que facilitam a difuso de ons atravs de poros preenchidos de gua, denominado de difusividade, ou com a taxa de fluxo viscoso de fluidos sobre presso atravs da estrutura de poros.

Para avaliao da porosidade, constituem-se fatores de sua importncia no s o tamanho dos poros, mas a forma na qual eles esto dispostos na pasta de cimento, sua distribuio e interconexo (que determina a porosidade aberta).

A porosidade aberta possibilita o transporte das substncias e caracteriza a permeabilidade da pasta; por sua vez, o tamanho dos poros interfere na velocidade de transporte de ons no interior do material.

O tamanho dos poros na pasta de cimento varia segundo diversas ordens de grandeza e eles podem ser classificados em: poros de ar aprisionado, decorrentes do processo de adensamento do concreto; poros de ar incorporados, quando usados aditivos incorporadores de ar, denominados tambm de macroporos; poros capilares, oriundos da sada de gua livre do concreto e poros de gel, devidos gua do gel, principalmente C-S-H, tendo os dois primeiros tipos maior relevncia para a durabilidade (CASCUDO, 1997). Na figura 1.14 ilustram-se os diferentes tipos de poros que podem ocorrer na pasta de cimento.



FIGURA 1.14 Distribuio do tamanho de poros na pasta de cimento endurecida. (CASCUDO, 1997).

Newman (2005), em seu estudo sobre permeabilidade em concretos leves, relata que a permeabilidade o principal fator que influencia a durabilidade do concreto, ressaltando que porosidade e permeabilidade no so sinnimos, visto que os poros e sua continuidade devem ser levados em considerao dentro deste contexto.

Na figura 1.15 relaciona-se a interdependncia da resistncia do concreto com a resistncia das fases componentes, entre outros fatores. Estas fases componentes subdividem-se me matriz, zona de transio e agregado. Com base na citada figura, percebe-se que duas primeiras so diretamente dependentes do fator a/c (ou fator a/materiais cimentcios) utilizado, das adies minerais incorporadas (por adio ou substituio do cimento), e grau de hidratao, com nfase no tempo de cura, entre outras. Tanto a relao a/c (ou fator a/mc) quanto o grau de hidratao do cimento determinam a porosidade da pasta de cimento endurecida.



FIGURA 1.15 Fases do concreto e sua interdependncia com a resistncia compresso (MEHTA & MONTEIRO, 2008).

A permeabilidade, como define Garboczi apud Mehta e Monteiro (2008), a propriedade que governa a taxa de fluxo de um fluido atravs de um slido poroso, diferentemente de difusividade, que a propriedade que governa a taxa de fluxo de um fluido atravs de um slido poroso.

O movimento do fluido dentro do material s ocorre se existir alguma aplicao externa de presso. O fluxo do fluido (q) em regime permanente, atravs do material, diretamente proporcional ao produto da rea (A) transversal direo do fluxo pela diferena de presso aplicada e, inversamente proporcional ao comprimento da trajetria do fluxo (L).

Assim, para fluxo contnuo, o coeficiente de permeabilidade (k) calculado pela expresso de Darcy:



=

LdH.A

kdtdq

(1.3)

onde: dq/dt = taxa de fluxo do fluido = viscosidade do fluxo H = gradiente de presso A = rea da superfcie L = espessura do slido

De forma simplista, permeabilidade tambm pode ser definida como a facilidade com que agentes externos, tais como fluidos, lquidos ou gases penetram e se deslocam no material, sob os mais distintos gradientes de presso (NEVILLE, 1997; MEHTA & MONTEIRO, 2008).

O deslocamento dos elementos agressivos dentro do material depende principalmente da estrutura da pasta de cimento hidratada. Dificultando ou impedindo a entrada desses agentes agressivos no concreto atravs da reduo da permeabilidade, aumenta-se a resistncia do concreto a saturao, ataque de sulfato, ataque qumico e a penetrao de cloretos.

A permeabilidade da pasta tem grande influncia sobre a permeabilidade do concreto e est diretamente relacionada com a relao gua/cimento e com o grau de hidratao ou do tempo de cura mida. A baixa relao gua/cimento e um adequado perodo de cura mida resultam em concreto com baixa permeabilidade (WHITING, 1988).

Estudos tm demonstrado que a utilizao de materiais cimentcios suplementares na composio do concreto, tais como cinza volantes e, especialmente microsslica, reduzem sensivelmente a permeabilidade, principalmente quando a relao gua/cimento (ou gua/materiais cimentcios) menor ou igual a 0,4 (BARRINGER, 1997).



Para Newman (2005), concretos leves no so necessariamente mais permeveis do que o concreto convencional, visto que os poros existentes no agregado leve so circundados pela matriz cimentcia que possuem baixa fissurao na sua massa, levando-se em conta os seguintes fatores, entre outros: (a) excelente ligao (entrelaamento) entre o agregado-matriz devido s caractersticas superficiais das partculas dos agregados leves; (b) aumento da hidratao do cimento (hidratao lenta ocasionada pela pr-saturao dos agregados) e, (c) menores efeitos do calor de hidratao.

Na figura 1.16, extrada de Lo e Cui (2004), visualiza-se o efeito de entrelaamento entre os poros do agregado leve e a pasta cimentcia circundante.

FIGURA 1.16 Efeito de entrelaamento entre dos poros do agregado e a pasta cimentcia circundante (LO e CUI, 2004).

Segundo Ben-Othamn e Buenfeld (1990), testes experimentais de permeabilidade a gua e cloretos realizados somente com concretos leves com resistncia em amostras cbicas variando de 88 MPa a 104 MPa mostraram que:



a) A permeabilidade (penetrabilidade) foi baixa e independe da porosidade do agregado leve utilizado;

b) Amostras com quantidades de cimento superior a tima apresentaram aumento na permeabilidade.

Ainda segundo esses autores, alguns testes realizados em concretos leves com resistncia compresso entre 50 MPa e 90 MPa apresentaram valores de permeabilidade a gs oxignio e a gua um pouco menor do que os concretos convencionais.

Na tabela 1.7 (BEN-OTHMAN e BUENFELD, 1990) apresentam-se valores de permeabilidade a gua e ao gs oxignio realizados em concretos leves e concretos convencionais e seus respectivos tipos de agregados.

TABELA 1.7 Parmetros relacionados propriedade de durabilidade de concretos produzidos com alguns tipos de agregados leves e agregados normais (BEN-

OTHMAN e BUENFELD, 1990).

Tipo de agregado

Resistividade (ohm-m)

Permeabilidade a gua (10-12 m)

Permeabilidade a gs oxignio

(10-16 m)

Leca 650 5 0,5

Lytag 350 5 0,4

Liapor 600 15 0,4

Granito 500 85 1,0

Uma variedade de mtodos utilizada para determinar a permeabilidade do concreto. Os mtodos mais comuns so para ataques de cloretos (AASHTO T259), testes de permeabilidade a cloretos de rpida condutncia eltrica (ASTM 1202), permeabilidade a gua (Army Corps CRD-C163), permeabilidade ao ar (SHRP 2031), e volume ou permeabilidade a gs (ASTM C 642). Para cada mtodo de determinao do coeficiente de permeabilidade est associada uma unidade especfica.



A determinao da permeabilidade do concreto a gs mundialmente aceito, e em termos experimentais tem sido amplamente utilizado. Neste mtodo, o fluxo do gs unidirecional devido a uma presso absoluta que aplicada numa seo transversal cilndrica da amostra do concreto que preenche internamente a clula de presso onde a amostra est posicionada. O coeficiente de permeabilidade a gs calculado a partir da observao do fluxo permanente. A aplicao do gradiente de presso (baixa e alta presso) dentro da clula pode ser ajustado, dependendo da permeabilidade do concreto que se deseja medir (poroso ou denso) (JRG KROPP, 1995).

1.6 Proporcionamento do concreto leve

Petrucci (1982) recomenda que a dosagem dos concretos leves pode ser executada como a dos concretos com agregados convencionais e que apresentam as mesmas particularidades de manuseio, contudo, ressalta os seguintes fatos a serem observados:

A resistncia trao geralmente inferior dos concretos convencionais;

A limitao da resistncia do concreto dada pela resistncia do agregado. A lei de ABRAMS, que correlaciona a resistncia compresso com a relao gua-cimento pode ser adotada, mas limitada pelas caractersticas do agregado leve;

As operaes de fabricao (mistura, lanamento e adensamento) do concreto tornam-se mais fceis realizar, porm maiores cuidados devem ser adotados motivados pela facilidade de segregao devido baixa massa especfica dos agregados;

Na dosagem, deve-se procurar obter um concreto trabalhvel quando fresco e com resistncia adequada ao projeto depois de endurecido, mas com massa especfica aparente inferior ao concreto convencional.

Outro ponto que deve ser observado a quantidade de gua, que por ser o principal fator de influncia sobre a consistncia de uma massa de concreto, tambm afetada pelo consumo de agregado, consumo de cimento, relao gua/cimento, relao agregado/cimento, adies e aditivos, alm da forma e a granulometria dos



agregados, que influenciam a fluidez do concreto. Em se tratando de agregados leves, esta trabalhabilidade afetada, alm dos fatores acima citados, pelo alto teor de absoro de gua do agregado, sendo imperativo o seu pr-umedecimento antes da mistura do concreto (ROSSIGNOLO, 2003; MORAVIA, 2007).

Mindess et al. (2002) reforam que baixas relaes gua/cimento so necessrias para alcanar altas resistncias, mais a elevada taxa de absoro de gua do agregado leve torna esta relao difcil de ser determinada com preciso. A necessidade de uma baixa relao gua/cimento, para se obter alta resistncia, significa que, geralmente, altas quantidades de cimento e aditivos so necessrios para os concretos estruturais leves, quando comparados aos concretos convencionais, para um mesmo patamar de resistncia, conforme ilustra a tabela 1.8.

TABELA 1.8 Consumo de cimento (kg/m), aproximado, em relao resistncia compresso, para concretos estruturais leves e concretos convencionais (MINDESS

et al., 2002).


Consumo de Cimento (kg/m)

CEL Concreto convencional

17 210-310 210-250

21 240-340 210-300

28 300-400 240-340

35 360-450 300-400

42 410-510 350-460

Os procedimentos metodolgicos utilizados para dosagem dos concretos leves devem ter ateno especial dado s caractersticas intrnsecas do concreto leve, que so: a baixa massa especfica do concreto e o elevado teor de absoro de gua dos agregados leves.

Anlise comparativa direta entre as diversas metodologias de dosagem adotadas pelas normas internacionais uma tarefa de difcil realizao, porque elas



incluem diferentes parmetros, que nem sempre so expressos de forma clara nas suas proposies e equaes. Como exemplo, pode-se citar a resistncia compresso, que so especificadas em algumas normas atravs de ensaios em amostras cbicas e outras em amostras cilndricas.

A resistncia compresso de concretos com agregados leves est relacionada com o teor de cimento para um dado abatimento, e no com o fator gua/cimento.

Maiores resistncia podem ser atingidas, para um dado teor de cimento e de gua, quando se utiliza agregados grados de menores dimenses e ou substituindo-se o agregado mido leve por areia natural, como afirmam Mehta e Monteiro (2008). Porm, o aumento da resistncia do concreto fica limitado condio inerente do agregado leve, que tem resistncia mecnica baixa, mesmo para elevado teores de cimento.

O ACI 213R-87 (1999) apresenta uma relao aproximada entre a resistncia compresso mdia e o teor de cimento, conforme tabela 1.9.

TABELA 1.9 Consumo de cimento (kg/m), aproximado, em relao resistncia compresso para concretos estruturais leves (ACI 213R-87, 1999).


Consumo de Cimento (kg/m)

Somente Agregados Leves Agregado grado leve e areia natural

17,2 240-305 240-305

20,7 260-335 250-335

27,6 320-395 290-395

34,5 375-450 360-450

41,4 440-550 420-500

1.6.1 Mtodo de dosagem ACI 211.2-98

A utilizao do mtodo para dosagem de concreto leve preconizado pelo ACI requer prvio conhecimento da taxa de absoro de gua, da massa especfica



aparente do concreto no estado fresco, do teor de umidade e ainda de uma estimativa do ar aprisionado (no intencional) mistura.

A taxa de absoro do agregado leve bastante elevada e dependente da porosidade total e conectividade entre os poros, bem como das caractersticas da superfcie do agregado, podendo esta absoro prolongar-se por perodos muito longos, chegando a atingir patamares prximos de 20%, dependendo do tipo de agregado.

Em se tratando de concretos bombeveis, por estar submetido a grandes presses (100 atm a 120 atm), a absoro de gua pode ser bem mais elevada que 20%, podendo at dobrar este valor, levando a uma descaracterizao do trao por perda excessiva de plasticidade e a um aumento da massa especfica total do concreto ocasionado pela gua que passa a ocupar os poros internos do agregado.

Assim, para agregados leves com altos teores de absoro de gua, o mtodo do ACI recomenda que os agregados sejam pr-saturados antes da mistura, levando em considerao a taxa de absoro determinada aps um dia de imerso em gua, e que, esta quantidade de gua absorvida no seja computada na determinao da relao gua-materiais cimentcios, nem na determinao do tempo de pega.

O pr-umedecimento dos agregados leves favorece benignamente o processo de endurecimento do cimento (cura interna), principalmente para condies ambiente desfavorveis e mtodos de cura inadequados. Esta prtica aconselhvel por promover, de forma benfica, a liberao lenta da umidade interna presente nos agregados e reduzir, significativamente, a transferncia da gua presente na argamassa cimentcia para o agregado, que em geral, causa reduo da consistncia e prejudica todas as operaes envolvidas na produo das estruturas em concreto leve, mesmo resultando em acrscimo da massa especfica aparente do concreto no estado fresco.

Outro efeito favorvel desta alta absoro de gua a melhoria das propriedades da zona de transio entre o agregado e a matriz cimentcia atravs da reduo do efeito parede. Contudo, alguns aspectos desfavorveis so observados



no concreto leve no estado endurecido, como o aumento da retrao por secagem e aumento da massa especfica.

Como forma de promover uma cura interna satisfatria em concretos leves com agregados com elevado teor de absoro de gua, a combinao de agregados grados leves com agregados midos naturais, principalmente em concretos contendo um alto volume de materiais cimentcios, uma vez que estes tipos de concreto so vulnerveis ao surgimento de fissuras de retrao provocadas pelo processo inicial de endurecimento do cimento.

1.6.2 Mistura, aplicao e cura do concreto leve

O concreto leve tem suas particularidades de manuseio em razo da facilidade de segregao do agregado leve, fato este que deve ser considerado no processo de transporte, aplicao, adensamento e acabamento, uma vez que os equipamentos utilizados so os mesmos empregados para o concreto convencional, tornando-se imperativo uma mo-de-obra qualificada. Os princpios bsicos para assegurar um bom desempenho do concreto leve, tambm aplicveis a qualquer outro tipo de concreto, so:

a) Otimizao da dosagem, de modo a tornar a mistura trabalhvel e que use a quantidade mnima de gua de amassamento;

b) Equipamento adequado para transporte do concreto pronto; c) Propriedade de se consolidar nas frmas aps adensamento sem

provocar segregao e exsudao; e, d) Mo-de-obra qualificada.

Concretos estruturais leves bem dosados podem ser aplicados e adensados com menos esforos fsicos do que o requerido em concretos convencionais. Mehta e Monteiro (2008) citam que o alto abatimento e a vibrao excessiva, em concretos com agregado leve, podem proporcionar sedimentao da argamassa, por ser mais pesada que o agregado, ficando em falta na superfcie. Esse fenmeno denominado de segregao do agregado grado e o inverso do que ocorre com o agregado convencional, onde a segregao resulta num excesso de argamassa na superfcie.



Os procedimentos de acabamento e processos de cura so similares aos aplicados nos concretos convencionais, porm devem ser iniciados o mais breve possvel.

1.6.3 Mtodo de dosagem MINDESS et al. (2002)

Para simplificao da metodologia de dosagem, os autores assumem que apenas dois componentes constituintes do concreto tero interao completa entre si: a argamassa e o agregado grado. Para tanto, descrevem procedimentos de proporcionamento necessrios para os clculos descritos abaixo:

Com relao ao concreto:

Resistncia compresso e massa especfica aparente do concreto endurecido para projeto de estrutura;

Consistncia ou trabalhabilidade para produo proposta e volume de ar incorporado.

Outras propriedades pode ser requeridas para alguma aplicao especfica, tais como resistncia ao congelamento, impenetrabilidade gua, e relao de difuso de cloretos.

Com relao aos materiais constituintes

tipo de cimento e adies minerais, ou seja, slica fume, cinzas volantes, e ou escrias de alto forno;

agregados midos e grados e suas propriedades tais como distribuio do tamanho das partculas atravs da anlise granulomtrica, massa unitria, densidade das partculas do agregado leve, quantidade de gua de amassamento e, eventualmente, absoro de gua;

aditivos qumicos, tais como plastificantes e agentes incorporadores de ar.,



Outras propriedades pode ser requeridas para alguma aplicao especfica, tais como resistncia ao congelamento, impenetrabilidade gua, e relao de difuso de cloretos.

Concreto Leve Completa

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