CONCRETO LEVE ESTRUTURAL: substituição do...

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  • UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN

    DEPARTAMENTO ACADMICO DE CONSTRUO CIVIL

    CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

    RENAN LUNA SCOBAR

    CONCRETO LEVE ESTRUTURAL: substituio do agregado grado

    convencional por argila expandida

    TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

    CAMPO MOURO

    2016

  • RENAN LUNA SCOBAR

    CONCRETO LEVE ESTRUTURAL: substituio do agregado grado

    convencional por argila expandida

    Trabalho de Concluso de Curso de graduao, apresentado disciplina de Trabalho de Concluso de Curso 2, do Curso Superior de Engenharia Civil do Departamento de Construo Civil DACOC da Universidade Tecnolgica Federal do Paran UTFPR, como requisito parcial para obteno do ttulo de bacharel em engenharia civil.

    Orientadora: Profa. Dra. Fabiana Goia R. de Oliveira

    CAMPO MOURO

    2016

  • TERMO DE APROVAO

    Trabalho de Concluso de Curso

    CONCRETO LEVE ESTRUTURAL: SUBSTITUIO DO AGREGADO GRADO

    CONVENCIONAL POR ARGILA EXPANDIDA

    por

    Renan Luna Scobar

    Este Trabalho de Concluso de Curso foi apresentado s 14h 00min do dia 14 de Junho de

    2016 como requisito parcial para a obteno do ttulo de ENGENHEIRO CIVIL, pela

    Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Aps deliberao, a Banca Examinadora

    considerou o trabalho aprovado.

    Prof. Dr. Jorge Lus Nunes de Ges Prof. Me. Adalberto Luiz Rodrigues de Oliveira

    ( UTFPR ) ( UTFPR )

    Profa. Dra. Fabiana Goia Rosa de Oliveira

    (UTFPR) Orientador

    Responsvel pelo TCC: Prof. Me. Valdomiro Lubachevski Kurta

    Coordenador do Curso de Engenharia Civil:

    Prof. Dr. Marcelo Guelbert

    A Folha de Aprovao assinada encontra-se na Coordenao do Curso.

    Ministrio da Educao Universidade Tecnolgica Federal do Paran

    Cmpus Campo Mouro Diretoria de Graduao e Educao Profissional Departamento Acadmico de Construo Civil

    Coordenao de Engenharia Civil

  • AGRADECIMENTOS

    Agradeo a Deus por ter me dado sade e fora para superar as dificuldades,

    alm de colocar pessoas to valorosas no meu caminho.

    Aos meus pais Edson e Sueli e a meu irmo Felipe por tudo que fizeram por

    mim, todo esforo para garantir que pudesse atingir esse objetivo, e por estarem

    sempre presentes me apoiando e me dando foras para continuar.

    A professora Fabiana Rosa Goia de Oliveira pela orientao no trabalho, com

    dedicao, incentivo e pacincia durante todo o tempo.

    A todos os professores que foram to importantes durante minha vida

    acadmica e no desenvolvimento deste trabalho.

    Aos tcnicos dos laboratrios da UTFPR Campo Mouro, pelo auxlio na

    utilizao dos laboratrios durante a realizao desse trabalho.

    Gostaria de agradecer ainda a oportunidade que tive de aprender e aprimorar

    meus conhecimentos, alm da experincia que pude adquirir durante o estgio

    realizado na UTFPR de Campo Mouro sobre a superviso de Maiko Cristian Sedoski

    e do Prof. Dr. Jorge Lus Nunes de Ges.

    Aos amigos de Ourinhos e de Campo Mouro que de alguma forma estiveram

    presentes durante a vida acadmica incentivando e ajudando em momentos difceis.

    Enfim agradeo a todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha

    formao.

  • RESUMO

    SCOBAR, Renan Luna. Concreto leve estrutural: substituio do agregado grado convencional por argila expandida. 45p. Trabalho de Concluso de Curso

    (Bacharelado) - Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Campo Mouro, 2016.

    Diante do crescimento populacional, as construes tornaram-se verticais e os edifcios tornam-se cada vez mais altos, sendo necessrio novas formas de construo e novos materiais que otimizem o processo construtivo e o resultado final, sem comprometer a segurana estrutural. O concreto leve estrutural uma forma de reduzir a massa especfica do concreto utilizando agregados leves. A argila expandida utilizada como agregado grado, substituindo a brita, e apresenta-se como uma alternativa aos mtodos convencionais de construo. A resistncia compresso do concreto leve menor quando comparada ao concreto convencional, porm a principal caracterstica apresentada pelo concreto leve a baixa massa especfica, que gera alvio nas estruturas. Dessa forma o custo da construo reduzido de uma forma global e a segurana estrutural garantida pelo fator de eficincia, propriedade utilizada para comparao de materiais com diferentes resistncias e massas especficas. Alm das propriedades mecnicas, o concreto leve apresenta a possibilidade de utilizao como material de vedao pois apresenta propriedades de isolamento termoacstico. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo abordar a forma de execuo, apresentar as vantagens e desvantagens e avaliar as caractersticas de um trao do concreto leve e compar-las com um concreto convencional utilizando o mesmo trao.

    Palavras-chave: Concreto leve; agregado leve; argila expandida

  • ABSTRACT

    SCOBAR, Renan Luna. Structural lightweight concrete: replacement of conventional coarse aggregate by expanded clay. 45p. Trabalho de Concluso de Curso (Bacharelado) Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Campo Mouro, 2016.

    Due to the population growth, the constructions have become vertical and the buildings even higher through the years, which made necessary new types of constructions and new materials that can help to optimize the process and the end result without compromising the structural safety. The structural lightweight concrete is a permissible way to decrease the concrete density using lightweight aggregates. The expanded clay is used as coarse aggregate replacing the gravel and being an alternative to the conventional construction methods. The lightweight concrete compressive strength is lower when compared to conventional concrete, however the main characteristic presented by lightweight concrete is a low density, which generates the relief structures. Thus, the cost is reduced as a whole and the structural safety is guaranteed by the efficiency factor, property used to compare different materials with different density and strength. Besides the mechanic properties, this lightweight concrete is also useful as a wall because it has thermal and acoustic insulation. Therefore, this project has the final goal of go through the execution means, present the advantages and disadvantages and also evaluate the properties of a concrete mix of the structural lightweight and compare the results to the conventional concrete at the same ratio of concrete mix.

    Keywords: Lightweight concrete; lightweight aggregate; expanded clay

  • LISTA DE FIGURAS

    FIGURA 1 CLASSIFICAO DOS AGREGADOS LEVES .............................................................15

    FIGURA 2 - ARGILA EXPANDIDA DIMETRO MXIMO DE 15 MM.................................................17

    FIGURA 3 - MICROGRAFIA DOS AGREGADOS PRODUZIDOS POR SINTERIZAO E FORNO

    ROTATIVO. ..............................................................................................................................18

    FIGURA 4 - A) CONCRETO AERADO. B) CONCRETO SEM FINOS. C) CONCRETO LEVE

    ESTRUTURAL. .........................................................................................................................19

    FIGURA 5 - SOUTHWESTERN BELL TELEPHONE COMPANY.......................................................20

    FIGURA 6 - AUSTRALIA SQUARE TOWER .....................................................................................21

    FIGURA 7 - PONTE STVSET, NORUEGA. .....................................................................................22

    FIGURA 8 - PONTE NORDHORLAND, NORUEGA. .........................................................................22

    FIGURA 9 - ESTDIO DE NEW CASTLE. ........................................................................................23

    FIGURA 10 - GINSIO DO CLUBE ATLTICO SANTISTA. ..............................................................23

    FIGURA 11 - CONDUTIVIDADE TRMICA EM FUNO DA MASSA ESPECFICA. .......................27

    FIGURA 12 - EFEITO DA FREQUNCIA DE VIBRAO DURANTE O ADENSAMENTO. ...............28

    FIGURA 13 CORPOS DE PROVA. ................................................................................................31

    FIGURA 14 CORPOS DE PROVA EM CURA. ...............................................................................31

    FIGURA 15 - DISTRIBUIO DOS AGREGADOS NO CONCRETO LEVE .......................................32

    FIGURA 16 CORPO DE PROVA DURANTE O ENSAIO DE COMPRESSO ................................33

    FIGURA 17 CORPO DE PROVA APS O ENSAIO DE COMPRESSO ........................................33

    FIGURA 18 - ENSAIO DE MDULO DE ELASTICIDADE .................................................................34

    FIGURA 19 - PESAGEM COM O CORPO DE PROVA IMERSO .......................................................35

  • LISTA DE TABELAS

    TABELA 1 - COMPOSIO QUMICA DA ARGILA COM PROPRIEDADES EXPANSIVAS. .............18

    TABELA 2 - CLASSIFICAO DOS CONCRETOS SEGUNDO O PESO ESPECFICO....................25

    TABELA 3 - RESISTNCIA COMPRESSO DO CONCRETO LEVE .............................................37

    TABELA 4 - RESISTNCIA COMPRESSO DO CONCRETO CONVENCIONAL ..........................37

    TABELA 5 - MDULO DE ELASTICIDADE DO CONCRETO LEVE ..................................................39

    TABELA 6 - MDULO DE ELASTICIDADE DO CONCRETO CONVENCIONAL ...............................39

    TABELA 7 - MASSA ESPECFICA E ABSORO DE GUA DO CONCRETO LEVE. ......................40

    TABELA 8 - MASSA ESPECFICA E ABSORO DE GUA DO CONCRETO CONVENCIONAL. ...40

    TABELA 9 - FATOR DE EFICINCIA DO CONCRETO LEVE ...........................................................43

    TABELA 10 - FATOR DE EFICINCIA DO CONCRETO CONVENCIONAL ......................................43

  • LISTA DE GRFICOS

    GRFICO 1 - RESISTNCIA COMPRESSO. ..............................................................................38

    GRFICO 2 - MDULO DE ELASTICIDADE. ...................................................................................39

    GRFICO 3 - ABSORO DE GUA. ..............................................................................................41

    GRFICO 4 - MASSA ESPECFICA..................................................................................................42

    GRFICO 5 - FATOR DE EFICINCIA .............................................................................................43

  • SUMRIO

    1 INTRODUO ....................................................................................................... 10

    2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 11

    2.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................... 11

    2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS ........................................................................... 11

    3 JUSTIFICATIVA ..................................................................................................... 12

    4 REFERENCIAL TERICO ..................................................................................... 13

    4.1 CONCRETO .................................................................................................... 13

    4.2 AGREGADOS ................................................................................................. 14

    4.3 AGREGADOS LEVES..................................................................................... 14

    4.4 ARGILA EXPANDIDA ..................................................................................... 16

    4.5 CONCRETO LEVE.......................................................................................... 18

    4.5.1 Panorama histrico .................................................................................. 19

    4.5.2 Propriedades do Concreto Leve .............................................................. 24

    4.5.2.1 Resistncia mecnica e massa especfica ....................................... 24

    4.5.2.2 Microestrutura ................................................................................... 25

    4.5.2.3 Conforto trmico ............................................................................... 26

    4.5.3 Produo e Dosagem .............................................................................. 27

    5 MATERIAIS E MTODOS ..................................................................................... 30

    5.1 RESISTNCIA COMPRESSO .................................................................. 32

    5.2 MDULO DE ELASTICIDADE ........................................................................ 34

    5.3 ABSORO DE GUA E MASSA ESPECFICA ............................................ 34

    6 RESULTADOS E DISCUSSES ........................................................................... 37

    6.1 RESISTNCIA COMPRESSO .................................................................. 37

    6.2 MDULO DE ELASTICIDADE ........................................................................ 38

    6.3 ABSORO DE GUA E MASSA ESPECFICA ............................................ 40

    6.4 FATOR DE EFICINCIA ................................................................................. 42

    7 CONCLUSO ........................................................................................................ 45

    8 REFERNCIAS ...................................................................................................... 46

  • 10

    1 INTRODUO

    Um dos materiais mais utilizados na construo civil em todo o mundo o

    concreto, composto convencionalmente por cimento Portland, gua e materiais

    inertes.

    Cimento Portland um aglomerante hidrulico, produzido com calcrio, argila

    e gesso, e quando entra em contato com gua, forma uma pasta que endurece e

    adquire resistncia mecnica.

    Os materiais inertes so os agregados, com caractersticas granulares de

    dimenses e propriedades adequadas para a construo civil e esto divididos em

    midos e grados.

    O concreto possui elevada massa especifica e um dos fatores responsveis

    o agregado grado de origem basltica, grantica ou calcria, que so os mais

    utilizados atualmente, porm esses agregados podem ser substitudos por outros de

    menor massa especfica, como a argila expandida, e assim constitudo o concreto

    leve.

    A utilizao do concreto com argila expandida promove menores esforos nas

    estruturas, conforto trmico e acstico, economia em frmas e cimbramentos alm da

    diminuio de custos com transporte e montagem de construes pr-fabricadas.

    O concreto leve tem grande potencial de utilizao, principalmente em

    estruturas onde o peso prprio tem grande influncia nas cargas, como as pontes de

    grandes vos e edifcios de mltiplos pavimentos.

    De acordo com o ACI 213R (AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, 2003), o

    concreto leve deve possuir massa especfica em torno de 1120 a 1920 kg/m e a

    resistncia compresso deve ser superior a 17 MPa, porm a NBR 6118

    (ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS, 2014) exige resistncia

    mnima de 20 MPa para concretos estruturais.

  • 11

    2 OBJETIVOS

    2.1 OBJETIVO GERAL

    Identificar as caractersticas do concreto com a utilizao da argila expandida

    como agregado grado.

    2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

    Estudar os fundamentos tericos para utilizao da argila expandida como

    agregado no concreto.

    Verificar experimentalmente a resistncia mecnica e a absoro de gua do

    concreto leve.

    Avaliar o mdulo de elasticidade do concreto com argila expandida.

    Comparar as caractersticas do concreto leve e o concreto convencional.

  • 12

    3 JUSTIFICATIVA

    Nas ltimas dcadas, pesquisadores da rea da construo civil tm buscado

    estudar e criar alternativas aos materiais e mtodos construtivos convencionais, o

    caso do concreto leve utilizando argila expandida como agregado grado que uma

    opo ao concreto, pois apresenta inmeras vantagens sem prejudicar as principais

    caractersticas exigidas dos concretos estruturais.

    A principal vantagem desse tipo de material o alvio gerado nas estruturas,

    principalmente nas fundaes, que resulta em reduo dos custos e tambm permite

    que as construes sejam feitas em solos de menor capacidade de carga. Alm disso,

    quando utilizado como elemento de vedao, em forma de painis ou blocos de

    concreto leve, lajes ou paredes estruturais, melhora o conforto termoacstico dos

    ambientes.

    Sua utilizao se mostra eficiente tambm no sistema construtivo pr-fabricado,

    pois reduz o custo de transporte, possibilita a produo de peas com dimenses

    maiores e reduz o tempo de montagem fazendo com que a empresa atinja uma

    produtividade maior.

    Nesse contexto, o presente trabalho visa comprovar a funcionalidade e os

    benefcios da utilizao da argila expandida como agregado para a indstria da

    construo civil, visando dessa forma, o aumento da sua utilizao no Brasil.

  • 13

    4 REFERENCIAL TERICO

    4.1 CONCRETO

    Segundo Mehta e Monteiro (2008) concreto um material composto que

    consiste essencialmente de um meio contnuo aglomerante, dentro do qual esto

    mergulhados partculas ou fragmentos de agregados.

    A funo da pasta recm-misturada envolver os agregados, preenchendo os

    vazios formados e tambm gerar possibilidades de manuseio.

    No estado endurecido, a pasta aglutina os agregados, gerando um sistema com

    certa impermeabilidade, resistncia aos esforos mecnicos e durabilidade.

    No preparo de concretos necessrio ter grande ateno ao fator

    gua/cimento, pois caso este seja menor do que o necessrio, o cimento no

    totalmente hidratado e se for superior ao ideal, a resistncia e a permeabilidade so

    afetadas, pois se criam vazios e canalculos, quando essa gua em excesso

    transportada para a superfcie e evapora.

    Conforme Almeida (2002), apesar de o concreto simples possuir boa

    resistncia compresso, facilidade de adaptao s formas mais diversas, garantir

    uma segurana contra fogo e ser um material de baixo custo de construo e

    manuteno um material que apresenta desvantagens.

    Algumas limitaes enfrentadas pelo concreto so o elevado peso prprio,

    baixa resistncia trao, fissurao e a necessidade de utilizao de frmas e

    escoramentos para a sua moldagem.

    A baixa resistncia trao pode ser contornada com o uso de adequada armadura, em geral constituda de barras de ao, obtendo-se o concreto armado. Alm de resistncia trao, o ao garante ductilidade e aumenta a resistncia compresso, em relao ao concreto simples. (PINHEIRO, 2004)

    Diversas adies ou aditivos qumicos so estudados para melhorar as propriedades

    do concreto, como o caso da slica ativa, que aumenta a resistncia compresso,

    os aceleradores de pega, os incorporadores de ar e outros.

  • 14

    4.2 AGREGADOS

    Agregados para Construo Civil so materiais granulares, sem forma e volume

    definidos, como a pedra britada, o cascalho e as areias naturais ou obtidas por

    moagem de rocha, alm de resduos reciclados, produtos industriais, entre outros

    (DEPARTAMENTO NACIONAL DE PRODUO MINERAL, 2009).

    A NBR 7211 (ASSOCIAO..., 2009) define: agregado mido como o

    agregado, cujos gros passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm. J o

    agregado grado definido como o agregado cujos gros passam pela peneira com

    abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de

    4,75 mm.

    Os agregados ocupam de 60 a 80% do volume do concreto e alm de sua

    influncia quanto retrao e resistncia, o tamanho, a densidade e a forma dos

    seus gros podem definir vrias das caractersticas desejadas em um concreto.

    A utilizao de agregados midos, como a areia natural de leitos de rios,

    influencia na trabalhabilidade no estado fresco.

    Os agregados grados independentes da sua origem so incorporados ao

    concreto com o objetivo de reduzir os custos sem prejudicar as caractersticas

    desejadas na estrutura.

    4.3 AGREGADOS LEVES

    Os agregados leves podem ser classificados de acordo com a sua origem em

    naturais ou artificiais.

    Os agregados leves naturais tm pouca aplicao em concretos estruturais, em

    funo da grande variabilidade de suas propriedades e da localizao e

    disponibilidade das jazidas. Como exemplos, tem-se a pedra-pomes e o tufo vulcnico

    (ROSSIGNOLO, 2009).

    Os agregados leves artificiais podem ser produzidos a partir do tratamento

    trmico de matrias primas naturais como argila, folhelo, vermiculita e ardsia ou de

  • 15

    subprodutos industriais como a cinza volante e a escria de alto forno (MAYC et al.,

    2008).

    Outra forma de caracterizar os agregados leves de acordo com a sua massa

    especfica e sua possvel utilizao na construo civil. De acordo com o ACI 213R

    (AMERICAN..., 2003) so trs grupos:

    a) Agregados para concretos isolantes: sua utilizao resulta em um concreto

    de massa especfica em torno de 300 kg/m e 800 kg/m e a resistncia desprezvel.

    b) Agregados para concretos com resistncia moderada: os concretos com

    esses agregados possuem resistncia compresso entre 7 MPa e 17 MPa e portanto

    no tem funo estrutural e as caractersticas de isolamento so intermedirias.

    c) Agregados para concretos estruturais: Resultam em concretos com maior

    resistncia compresso e so os nicos que podem ser empregados para fins

    estruturais.

    Na figura 1 apresentado alguns exemplos de agregados leves e suas

    possveis utilizaes.

    Figura 1 Classificao dos agregados leves Fonte: PEREIRA, 2012.

  • 16

    4.4 ARGILA EXPANDIDA

    De acordo com Moravia et al. (2006), argila expandida o produto obtido por

    aquecimento de alguns tipos de argila na temperatura em torno de 1200C.

    Segundo Gomes Neto (1998 apud ROSSIGNOLO, 2009) a expanso das

    matrias-primas naturais pode ser obtida, basicamente, atravs de dois processos

    industriais: sinterizao ou forno rotativo. A sinterizao consiste num processo onde

    a matria-prima misturada com uma quantidade adequada de combustvel, que

    pode ser coque ou carvo modo, e sofre expanso com o aumento da temperatura

    devido formao de gases, porm esse mtodo cria poros abertos, o que faz com

    que o produto resultante absorva mais gua.

    No processo de forno rotativo, a massa de argila se funde formando uma massa

    viscosa e a outra parte se decompe liberando gases, derivando um agregado com

    uma camada de proteo externa e o interior poroso.

    A argila expandida (figura 2) comumente utilizada em indstrias txteis,

    jardinagem e paisagismo, isolamento trmico e enchimento leve. Nesses casos o

    processo produtivo no interfere nas caractersticas necessrias, entretanto para a

    utilizao em concretos estruturais, a absoro de gua pelo agregado influencia no

    produto final.

    O processo de forno rotativo no pode ser utilizado em qualquer tipo de argila,

    segundo Mayc et al. (2008) necessrio que haja um teor de fundentes adequado

    para formar uma camada de proteo externa para que os gases no escapem e

    assim ocorra o inchamento da partcula de argila.

    Os agregados fabricados por esse mtodo costumam apresentar granulometria

    variada, formato arredondado e interior formado por uma massa esponjosa

    microcelular.

  • 17

    Figura 2 - Argila Expandida dimetro mximo de 15 mm. Fonte: http://www.cinexpan.com.br. Acesso em: 15 ago. 2015.

    O processo para a produo no mtodo do forno rotativo pode ser dividido em

    oito etapas, descritas a seguir:

    1. Homogeneizao: a matria prima lanada em um depsito para homogeneizao; 2. Desintegrao: os torres de argila so reduzidos a um dimetro mximo de cinco centmetros; 3. Mistura e nova homogeneizao: tem a finalidade de deixar a argila com a trabalhabilidade adequada. adicionado gua e aditivos para melhorar a plasticidade e aumentar a sua expanso; 4. Laminao: a mistura passa por dois cilindros que eliminam os torres maiores que cinco milmetros; 5. Pelotizao: o material forado contra uma placa perfurada com orifcios circulares, e so cortados por uma lmina rotativa; 6. Secagem e queima: considerada a parte mais importante do processo, ocorre no forno rotativo. Na primeira fase, ocorre a secagem das esferas de argila. Na zona de combusto, o forno atinge a temperatura prevista para expanso das esferas, geralmente entre 1000C e 1350C. 7. Resfriamento: geralmente utilizado um cilindro, na sada do forno, no qual soprado ar por ventiladores. O ar quente reaproveitado no interior do forno; 8. Classificao e estocagem final: os agregados leves so classificados em peneiras vibratrias e armazenados para comercializao. (ROSSIGNOLO, 2009)

    A diferena entre as argilas produzidas pelos dois mtodos, de forno rotativo e

    sinterizao, pode ser observada na figura 3.

  • 18

    Figura 3 - Micrografia dos agregados produzidos por sinterizao e forno rotativo. Fonte: Rossignolo (2009).

    No quadro 1, a seguir apresenta-se a composio qumica da argila que serve

    para a produo da argila expandida.

    Tabela 1 - Composio qumica da argila com propriedades expansivas.

    Composto Quantidades (%)

    Al2O3 16 a 20

    SiO2 50 a 65

    Fe2O3 5 a 9

    CaO 1 a 4

    MgO 1,5 a 3,5

    Na2O+K2O 1,5 a 4,5

    SO3 0 a 1,5

    S 0 a 1,5

    Perda ao rubro 6 a 8

    Fonte: MELO (2000).

    4.5 CONCRETO LEVE

    A forma mais habitual de se obter concretos leves introduzindo ar em sua

    composio, e isso pode ser feito de trs maneiras distintas:

  • 19

    1) Introduzindo ar especificamente na matriz cimentcia, com gases ou

    espumas, que reagem criando bolhas de ar e, dessa forma obtm-se o

    concreto conhecido como concreto celular ou aerado.

    2) Produzindo o concreto somente com o aglomerante, gua e agregados

    grados, e assim criando-se vazios entre agregados e pasta, esse concreto

    conhecido como concreto sem finos, e pode ser utilizado na confeco de

    painis divisrios em edifcios de concreto armado, na construo de

    estruturas de drenagem e tambm como sub-base de quadras de esportes.

    3) Utilizando agregados porosos, como o caso da argila expandida, para a

    confeco do concreto e so os nicos que atingem resistncia suficiente

    para serem utilizados com fins estruturais.

    a) b) c)

    Figura 4 - a) Concreto aerado. b) Concreto sem finos. c) Concreto leve estrutural. Fonte: Rossignolo (2009).

    4.5.1 Panorama histrico

    O incio da utilizao de agregados com baixa massa especifica tem

    aproximadamente 3000 anos, algumas construes dos povos pr-colombianos foram

    utilizadas pedra-pomes, que so agregados leves naturais, e um tipo de aglomerante

    base de cinzas vulcnicas.

  • 20

    Em Roma tambm existem indcios da utilizao de rochas vulcnicas e

    aglomerantes de cal na construo da cobertura do Panteo de Roma e na construo

    parcial do Coliseu.

    Durante a primeira metade do sculo XX, em meio a Primeira Guerra Mundial, a utilizao de concretos estruturais contendo agregados leves caracterizou-se pela introduo do cimento Portland em sua composio. Nessa poca foram construdas, pela American Emergency Fleet Building Corporation, embarcaes de concreto leve utilizando xisto expandido, com resistncia compresso de 35 MPa. (HOLM & BREMNER, 1994 apud PEREIRA, 2012)

    Um exemplo desses navios o USS Selma, construdo em 1919. Anlises da

    dcada de 80 nesse navio concluram que o concreto apresenta desempenho

    satisfatrio de durabilidade.

    De acordo com Rossignolo (2009), o edifcio de escritrios da Southwestern

    Bell Telephone Company (figura 5), foi ampliado em 1929 utilizando concreto leve. O

    edifcio j possua 14 pavimentos de concreto convencional e havia sido projetado

    para receber mais oito pavimentos. No entanto, verificou-se que se fosse utilizado

    concreto leve na nova estrutura, poderiam ser executados 14 pavimentos adicionais.

    A resistncia compresso atingida nesse caso foi de 25 MPa em 28 dias.

    Figura 5 - Southwestern Bell Telephone Company. Fonte: Rossignolo (2009).

  • 21

    Em 1929 tambm ocorreu a primeira construo total com concreto leve, o hotel

    Chase-Park Plaza, de 28 pavimentos na cidade de St. Louis nos Estados Unidos.

    Segundo Mehta e Monteiro (2008), a construo da pista superior da ponte na

    baa de San Francisco-Oakland com agregados leves gerou uma economia de trs

    milhes de dlares em ao.

    Na dcada de 1950, outros edifcios de mltiplos pavimentos foram executados com concreto leve, tais como Australia Square Tower (Austrlia) em 1967, Park Regis (Austrlia) em 1968, Standart Bank (frica do Sul) em 1970 e o BMW Building (Alemanha) em 1972. Foi tambm, a partir dos anos 1950 que se iniciou a aplicao dos concretos leves em construes pr-fabricadas, uma das mais vantajosas aplicaes desse tipo de concreto. (ANGELIN, 2014)

    Figura 6 - Australia Square Tower Fonte:efsydneyjournalism.wordpress.com/2011/12/01.Acesso em: 05 set. 2015.

    Mayc et al. (2008) destacam que na Noruega, os tabuleiros de duas pontes

    foram construdos utilizando concreto leve. Em 1997 foi executada a ponte Stovset

    (figura 6) e em 1999 a ponte Nordhorland (figura 7). Devido ao material utilizado foi

    possvel aumentar vos entre pilares e reduzir a seo dos elementos estruturais.

  • 22

    Figura 7 - Ponte Stvset, Noruega. Fonte: Mayc et al. (2008).

    Figura 8 - Ponte Nordhorland, Noruega. Disponvel em: www.panoramio.com/photo/9917726. Acesso em: 06 set. 2015.

    Silva (2007) aponta que na Inglaterra foram utilizadas vigas pr-moldadas de

    concreto leve, na construo do estdio de futebol St James Park na cidade de New

    Castle. As vigas de cobertura possuem 31,5m de comprimento e conseguiu-se assim,

    uma reduo de 22% do peso da estrutura e uma economia no custo global.

  • 23

    Figura 9 - Estdio de New Castle. Disponvel em: sport.rbc.ru/arena/22/. Acesso em: 06 set. 2015.

    Rossignolo (2009) afirma que no Brasil tambm existem construes onde

    foram utilizados concretos leves de argila expandida. Como exemplos, a Fbrica da

    Rhodia em Santo Andr SP, Fbrica da Mangels em So Bernardo SP, Escola na

    Vila Snia, em So Paulo SP, Ginsio do Clube Atltico Santista (figura 10) e o

    tabuleiro do Elevado Paulo de Frontin no Rio de Janeiro, alm de obras na construo

    da cidade de Braslia.

    Figura 10 - Ginsio do Clube Atltico Santista. Fonte: Rossignolo (2009).

  • 24

    4.5.2 Propriedades do Concreto Leve

    4.5.2.1 Resistncia mecnica e massa especfica

    As principais caractersticas para a produo de um concreto estrutural so a

    resistncia mecnica e a massa especfica, a relao entre essas duas propriedades

    conhecida como fator de eficincia.

    =

    ( 1 )

    Onde:

    FE= Fator de Eficincia (MPa.dm3/kg)

    Re= Resistncia compresso (MPa)

    = massa especfica (kg/dm3)

    De acordo com Rossignolo (2009), os pesquisadores Zhang e Gjrv

    produziram um concreto leve com 102 MPa de resistncia compresso e massa

    especifica de 1735 kg/m3. O que representa um fator de eficincia de 58,7

    MPa.dm3/kg, e consumo de cimento de 550 kg/m3 correspondente a um concreto

    com resistncia igual a 140 MPa. No Brasil, Gomes Neto (1998) atingiu 73 MPa com

    um concreto de argila expandida e a massa especfica ficou em torno de 1720 kg/m3.

    Os concretos leves estabilizam a resistncia compresso mais rapidamente

    do que os concretos convencionais, e apresentam menor elevao aps os 28 dias

    de idade.

    O mdulo de deformao do agregado basltico muito superior ao da

    argamassa, e isso faz com que a ruptura ocorra na zona de transio, causando a

    separao das fases e resultando numa linha de fratura ao redor do agregado. Nos

    concretos com agregados leves, a resistncia da argamassa mais aproveitada em

    funo da similaridade dos mdulos de deformao dos agregados e argamassa.

    Geralmente a ruptura tem origem em fissuras no agregado, assemelhando-se aos

    concretos convencionais de alta resistncia (ROSSIGNOLO, 2009).

  • 25

    Outro fator importante dos concretos com agregados leves a reduo da

    massa especfica, segundo o ACI 213R (AMERICAN..., 2003), estudos realizados nos

    Estados Unidos comprovaram que a economia de custos em estruturas pr-moldadas,

    pode ser superior a sete vezes o custo adicional do material. Essa diferena de custos

    surge na facilidade do transporte e produo de um concreto mais leve.

    Os concretos so classificados de acordo com a sua massa especfica

    seguindo o quadro 2:

    Tabela 2 - Classificao dos concretos segundo o peso especfico.

    Concreto com Agregados Leves < 2000 kg/m3

    Concreto com Agregados Normais 2000 kg/m3 < < 3000 kg/m3

    Concreto com Agregados Pesados > 3000 kg/m3

    Fonte: Adaptado de PEREIRA (2012).

    4.5.2.2 Microestrutura

    O estudo da zona de transio pasta-agregado um fator importante dos

    concretos, pois essa caracterstica influencia fortemente as propriedades relacionadas

    resistncia mecnica, o mdulo de deformao, o mecanismo de propagao de

    fissuras e a permeabilidade de agentes agressivos nos concretos (ANGELIN, 2014).

    Conforme Rossignolo (2009) as caractersticas microestruturais podem ser

    entendidas seguindo a sequncia de seu desenvolvimento a partir do momento do

    lanamento do concreto.

    a) Inicialmente, no concreto fresco, filmes de gua envolvem os agregados pelo efeito parede, originando uma relao gua/cimento superior na regio prxima ao agregado, em comparao quela existente na pasta de cimento; b) Em seguida, ons produzidos pela dissoluo de vrios componentes do cimento se combinam para formar, principalmente, etringita, hidrxido de clcio e silicato de clcio hidratado; c) Nas primeiras idades, o volume e o tamanho dos vazios na zona de transio so maiores do que na matriz. O tamanho e a concentrao de compostos cristalinos, tambm so maiores. As fissuras so formadas facilmente na direo perpendicular. Esses efeitos contribuem para uma

    menor resistncia nessa zona de transio. (ROSSIGNOLO, 2009)

  • 26

    4.5.2.3 Conforto trmico

    O conforto trmico vem sendo analisado internacionalmente h mais de 150

    anos, primeiramente em minas de carvo na Inglaterra. Outras reas, de diferentes

    aplicaes, que tambm foram investigadas, foram: rendimento nos trabalhos fsicos

    e intelectuais, sobrevivncia humana em condies de exposio curta ou prolongada

    a climas agressivos, obteno de parmetros para projeto e desempenho de sistemas

    de ventilao e climatizao natural ou artificial de ambientes. A partir das ltimas

    dcadas do sculo XX, a preocupao para a anlise do conforto trmico vem

    aumentando com frequncia (SACHT, 2008).

    A condutividade trmica a propriedade do material que determina o fluxo de

    calor por conduo que passa na unidade de tempo, atravs de uma espessura

    unitria e de uma unidade de rea do material, atravs de um gradiente de

    temperatura. Utilizando-se do valor deste parmetro possvel estimar o fluxo de calor

    atravs de uma parede e determinar a necessidade de intervenes para garantir um

    conforto trmico no ambiente (ANGELIN, 2014).

    O conforto trmico um fator a ser considerado na escolha dos materiais e em

    inmeras disposies de projeto para garantir que a edificao possua o maior nvel

    de habitabilidade sem a necessidade de utilizao de equipamentos que aumentam o

    consumo de energia.

    Devido ao fato da argila expandida possuir ar aprisionado em seu interior, a sua

    utilizao, como agregado, reduz a absoro de calor em relao aos agregados

    convencionais.

    O principal meio de troca de calor entre o interior e o exterior de uma edificao

    sua vedao, portanto deve-se ter uma ateno especial esse componente. A

    utilizao de painis ou blocos de concreto leve para a vedao externa uma

    alternativa aos sistemas construtivos comuns de alvenaria e concreto.

    Na figura 11, mostra-se o aumento da condutividade trmica de acordo com o

    aumento de massa especfica, ou seja, os valores da condutividade trmica so

    influenciados pelo valor da massa especfica do concreto, especificamente pelo teor

    de argila expandida (SACHT, 2008).

  • 27

    Figura 11 - Condutividade trmica em funo da massa especfica. Fonte: SACHT et al. (2010).

    4.5.3 Produo e Dosagem

    A dosagem do concreto leve determinada pela combinao mais econmica

    dos constituintes que incluem principalmente cimento Portland, agregados e gua, de

    forma que as propriedades desejadas sejam atingidas tanto no estado fresco quanto

    no estado endurecido.

    Conforme Rossignolo (2009), para a dosagem do concreto leve pode-se utilizar

    os mesmos mtodos utilizados para concretos de agregados de peso normal, porm

    so necessrias adaptaes devido a algumas caractersticas descritas a seguir.

    H a necessidade de projetar-se um concreto com massa especfica particular,

    pois durante sua produo observado a flutuao do agregado durante a vibrao,

    o inverso do que ocorre com o concreto convencional, onde existe concentrao de

    argamassa na superfcie.

    A absoro de gua dos agregados leves leva a uma alterao no fator

    gua/cimento e afeta as caractersticas de trabalhabilidade e a resistncia final.

    O agregado leve o responsvel pela resistncia do concreto, visto que a

    resistncia da argamassa e da zona de transio superior, portanto quanto maiores

    forem as dimenses do agregado, menor sua resistncia.

  • 28

    O ACI 213R (AMERICAN..., 2003) apresenta dois mtodos de dosagem, o

    mtodo das massas, utilizado para concretos com agregados midos convencionais

    e agregados grados leves, e o segundo conhecido como mtodo dos volumes,

    indicado para concretos com agregados midos e grados leves.

    Recomenda-se que, para a fabricao dos concretos com agregados leves, o

    consumo de cimento seja acima de 300 kg/m3 para assegurar trabalhabilidade,

    proteo armadura e de ancoragem da armadura.

    Para a utilizao de aditivos e adies minerais, deve-se introduzir o aditivo

    aps a mistura de todos componentes, para minimizar o efeito causado pela absoro

    de gua do agregado leve, o que reduz a eficincia do aditivo (ANGELIN, 2012).

    Os concretos leves apresentam menor abatimento de tronco de cone,

    procedimento utilizado para mensurar a trabalhabilidade, em relao aos concretos

    convencionais devido deformao em funo da gravidade ser menor nos

    agregados, com isso deve-se utilizar tambm a metodologia do espalhamento do

    tronco de cone.

    Em relao ao controle de segregao dos agregados nas estruturas, os

    vibradores por imerso devem possuir raio de ao adotado como a metade dos

    valores utilizados para concretos usuais, e a frequncia de vibrao tambm deve ser

    reduzida. Os efeitos da variao de frequncia podem ser observados na figura 12.

    Figura 12 - Efeito da frequncia de vibrao durante o adensamento. Fonte: Vieira (2000, apud ROSSIGNOLO, 2009)

  • 29

    A cura do concreto leve semelhante aos concretos convencionais e tem a

    funo de evitar a retrao e o consequente aparecimento de fissuras. Pode ser feita

    de duas formas: cura mida ou cura trmica.

    A cura mida feita por meio de aplicao direta de gua sobre a superfcie do

    concreto.

    A cura trmica deve ser realizada em cmaras e acelera o ganho de resistncia

    pelo aquecimento e controle da umidade. considerada a cura mais eficiente e

    muito utilizada em empresas que fabricam elementos pr-moldados.

    A cura do concreto leve melhorada, pois existe a absoro de gua por parte

    do agregado, o que leva o concreto a uma cura interna.

  • 30

    5 MATERIAIS E MTODOS

    Com o objetivo de comprovar algumas das propriedades do concreto leve j

    citadas, foram realizados ensaios nos laboratrios de engenharia civil da Universidade

    Tecnolgica Federal do Paran Campus Campo Mouro.

    Para a produo dos corpos de prova empregou-se o cimento CP II-Z 32, para

    o agregado mido utilizou-se areia natural e para agregados grados utilizou-se brita

    e argila expandida, materiais encontrados na cidade de Campo Mouro.

    Foram confeccionados 12 corpos de prova para ensaios de compresso e

    determinao do mdulo de elasticidade, alm de 12 corpos de prova para os ensaios

    de massa especfica e absoro de gua. De tal forma que metade de cada uma

    dessas quantidades foi produzida com a argila expandida e a outra metade com pedra

    britada, como referncia para comparao dos resultados.

    Para a utilizao da argila expandida como agregado, no realizou-se imerso

    dos agregados em gua, seguindo os mesmos procedimentos adotados usualmente

    para os concretos com brita.

    O trao adotado para a realizao dos ensaios foi uma matriz de cimento e

    areia na proporo 1:3 em massa, o fator gua/cimento utilizado foi de 0,6 para manter

    a trabalhabilidade e foi utilizado 30% em massa de argila expandida, tendo como

    referncia os estudos realizados por Mayc et al.(2008).

    Os processos de moldagem e cura dos corpos de prova seguiram a norma NBR

    5738 (ASSOCIAO..., 2003).

    Na figura 13 observa-se os corpos de prova moldados com argila expandida

    para a realizao dos ensaios.

  • 31

    Figura 13 Corpos de prova. Fonte: Prpria do Autor.

    Aps 24 horas da moldagem dos corpos de prova, os mesmos foram

    desenformados e encaminhados cura mida at a data de realizao dos ensaios,

    28 dias depois. Na figura 14 ilustra-se o processo de cura.

    . Figura 14 Corpos de prova em cura. Fonte: Prpria do Autor.

    Na figura 15 possvel visualizar a distribuio da argila expandida nos corpos

    de prova, percebe-se a uniformidade da distribuio e que no houve concentrao

  • 32

    de agregados na superfcie superior, problema comum aps adensamento em

    concreto com agregados leves.

    Figura 15 - Distribuio dos agregados no concreto leve Fonte: Prpria do Autor.

    Aps a cura, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de compresso, mdulo de elasticidade, absoro de gua e massa especfica descritos a seguir.

    5.1 RESISTNCIA COMPRESSO

    Os ensaios de compresso foram realizados seguindo a norma NBR 5739

    (ASSOCIAO..., 2007).

    Para a realizao do ensaio, utilizou-se a mquina universal de ensaios do

    laboratrio da UTFPR - Campus Campo Mouro.

    Na figura 16 observa-se o corpo de prova durante a realizao do ensaio de

    compresso, antes da ruptura do mesmo.

  • 33

    Figura 16 Corpo de prova durante o ensaio de compresso Fonte: Prpria do Autor.

    Na imagem 17 apresenta-se o corpo de prova aps o ensaio de compresso,

    possvel verificar a fissurao apresentada aps a ruptura por compresso.

    Figura 17 Corpo de prova aps o ensaio de compresso Fonte: Prpria do Autor.

  • 34

    5.2 MDULO DE ELASTICIDADE

    O ensaio para a obteno do mdulo de elasticidade foi realizado segundo as

    prescries da NBR 8522 (ASSOCIAO..., 2008).

    O ensaio consiste em trs ciclos de carregamento at 30% da capacidade de

    carga total estimada do corpo de prova, mantido o carregamento por 60 segundos,

    aps esse tempo, descarregado at 0,5 MPa e mantido por mais 60 segundos.

    Na imagem 18 apresenta-se o corpo de prova instrumentado com o

    extensmetro para a realizao do ensaio de mdulo de elasticidade.

    Figura 18 - Ensaio de Mdulo de Elasticidade Fonte: Prpria do Autor.

    5.3 ABSORO DE GUA E MASSA ESPECFICA

    Os ensaios de absoro de gua e determinao da massa especfica do

    concreto seguiram a norma NBR 9778 (ASSOCIAO..., 2005).

    O ensaio consiste em trs pesagens dos corpos de prova. A primeira pesagem

    realizada com o corpo de prova saturado, logo aps a retirada da cura, a segunda

  • 35

    pesagem realizada com o corpo de prova imerso em gua (figura 19) e a terceira

    realizada aps o corpo de prova ser mantido em estufa por um perodo de 72 horas.

    Figura 19 - Pesagem com o corpo de prova imerso Fonte: Prpria do autor.

    Aps a realizao das trs pesagens, para o clculo da absoro de gua,

    utilizou-se a frmula:

    =

    100 ( 2 )

    Onde:

    A= absoro de gua;

    msat= massa da amostra saturada;

    ms= massa da amostra seca em estufa.

    Para a determinao da massa especfica, so necessrios os mesmos

    procedimentos de ensaio, porm para o clculo utilizou-se frmula:

  • 36

    =

    ( 3 )

    Onde:

    s= massa especfica seca;

    ms = massa da amostra seca;

    msat = massa da amostra saturada;

    mi= massa da amostra imersa em gua.

  • 37

    6 RESULTADOS E DISCUSSES

    6.1 RESISTNCIA COMPRESSO

    Na tabela 3 apresenta-se os resultados do ensaio de compresso para corpos

    de prova utilizando a argila expandida como agregado.

    Tabela 3 - Resistncia compresso do concreto leve

    Corpo de prova Resistncia compresso (MPa)

    CP 1L 14,22

    CP 2L 13,01

    CP 3L 14,18

    CP 4L 15,72

    CP 5L 13,29

    CP 6L 12,61

    Mdia 13,84

    Coeficiente de Variao 8,11%

    Fonte: Prpria do Autor.

    Na tabela 4 apresenta-se os resultados do ensaio de compresso para corpos

    de prova utilizando brita convencional como agregado.

    Tabela 4 - Resistncia compresso do concreto convencional

    Corpo de prova Resistncia compresso (MPa)

    CP 1C 17,96

    CP 2C 18,44

    CP 3C 16,35

    CP 4C 17,39

    CP 5C 19,67

    CP 6C 18,25

    Mdia 18,01

    Coeficiente de Variao 6,15% Fonte: Prpria do Autor.

    No grfico 1 ilustra-se a diferena na resistncia obtida entre os dois concretos.

  • 38

    Grfico 1 - Resistncia compresso.

    Fonte: Prpria do Autor.

    A resistncia compresso do concreto convencional apresentou-se 23%

    superior resistncia do concreto leve.

    O concreto convencional apresentou resistncia inferior aos 20 MPa definido

    como mnimo para utilizao estrutural pela NBR 6118 (ASSOCIAO..., 2014),

    devido ao trao escolhido.

    Os valores obtidos de resistncia para o concreto leve so inferiores aos 17

    MPa recomendados pelo ACI 213R (AMERICAN..., 2003), a baixa resistncia e a

    granulometria da argila expandida encontrada na cidade de Campo Mouro so

    possveis fatores para essa baixa resistncia do concreto leve.

    Pereira (2012), obteve resistncia compresso mdia de 17,8 MPa e Angelin

    (2014), obteve resistncia compresso na ordem de 28 MPa, utilizando traos com

    argila expandida de dimetro reduzido e com adio de slica ativa.

    6.2 MDULO DE ELASTICIDADE

    Nas tabelas 5 e 6 visualiza-se os mdulos de elasticidade do concreto leve e

    do concreto convencional respectivamente.

    0

    3

    6

    9

    12

    15

    18

    21

    0 1 2 3 4 5 6 7

    Resis

    tn

    cia

    c

    om

    pre

    sso

    Corpo de prova

    ConcretoConvencional

    Concreto Leve

  • 39

    Tabela 5 - Mdulo de elasticidade do concreto leve

    Corpo de prova Mdulo de elasticidade (GPa)

    CP 1L 14,30

    CP 2L 14,60

    CP 3L 13,70

    CP 4L 15,40

    CP 5L 16,30

    CP 6L 14,20

    Mdia 14,75

    Coeficiente de Variao 6,40% Fonte: Prpria do Autor.

    Tabela 6 - Mdulo de elasticidade do concreto convencional

    Corpo de prova Mdulo de elasticidade (GPa)

    CP 1C 30,50

    CP 2C 28,10

    CP 3C 29,50

    CP 4C 29,80

    CP 5C *

    CP 6C *

    Mdia 29,48

    Coeficiente de Variao 3,42% Fonte: Prpria do Autor.

    Os resultados de mdulo de elasticidade obtidos dos corpos de prova CP 5C e

    CP 6C foram excludos, pois apresentaram erros durante o ensaio.

    No grfico 2 visualiza-se a comparao entre os mdulos de elasticidade dos

    concretos utilizados no presente trabalho.

    Grfico 2 - Mdulo de elasticidade. Fonte: Prpria do Autor.

    13

    16

    19

    22

    25

    28

    31

    0 1 2 3 4 5 6 7

    M

    du

    lo d

    e e

    lasti

    cid

    ad

    e

    Corpo de prova

    Concreto Leve

    ConcretoConvencional

  • 40

    O concreto convencional apresentou aumento de quase 50% no mdulo de

    elasticidade, ou seja, o concreto leve possui metade da rigidez e portanto maior

    capacidade de se deformar quando submetido s mesmas tenses do concreto

    convencional.

    O mdulo de elasticidade determinado por Angelin (2014) foi de 25 GPa para o

    concreto com agregados leves e segundo Rossignolo (2009), os valores de mdulo

    de elasticidade do concreto leve variam de 50% a 80% do valor para concretos

    normais.

    6.3 ABSORO DE GUA E MASSA ESPECFICA

    Na tabela 7 observa-se os resultados dos ensaios de massa especfica e de

    absoro de gua dos corpos de prova de concreto leve.

    Tabela 7 - Massa especfica e absoro de gua do concreto leve.

    Fonte: Prpria do Autor.

    Na tabela 8 observa-se os resultados dos ensaios de massa especfica e de

    absoro de gua dos corpos de prova de referncia.

    Tabela 8 - Massa especfica e absoro de gua do concreto convencional.

    Corpo de prova Massa especfica (kg/m) Absoro de gua (%)

    CP 7C 2380,39 5,79%

    CP 8C 2394,84 5,72%

    CP 9C 2384,97 5,78%

    CP 10C 2442,23 5,22%

    CP 11C 2430,17 5,45%

    CP 12C 2396,03 5,56%

    Mdia 2404,77 5,59%

    Coeficiente de Variao 1,05% 4,00% Fonte: Prpria do Autor.

    Corpo de prova Massa especfica (kg/m) Absoro de gua (%)

    CP 7L 1404,30 9,74%

    CP 8L 1472,35 9,54%

    CP 9L 1421,19 10,03%

    CP 10L 1483,66 9,74%

    CP 11L 1412,73 9,29%

    CP 12L 1422,31 9,24%

    Mdia 1436,09 9,60%

    Coeficiente de Variao 2,32% 3,14%

  • 41

    No grfico 3 apresenta-se os resultados de absoro de gua para os corpos

    de prova de concreto convencional e concreto leve.

    Grfico 3 - Absoro de gua. Fonte: Prpria do Autor.

    O concreto leve apresenta-se mais suscetvel a absorver gua devido a

    porosidade do agregado.

    Essa absoro de gua pode influenciar a durabilidade do concreto, e nas

    estruturas de concreto armado pode acelerar o processo de corroso da armadura,

    porm esse fator somente ser um limitante da utilizao do concreto leve nos casos

    de estruturas aparentes pois revestimentos podem ser aplicados no intuito de proteger

    o concreto das condies ambientais nocivas.

    A absoro de gua determinada por Angelin (2014), foi de 9,15% e a absoro

    de gua apresentada por Pereira (2012) foi da ordem de 9,4%, sendo possvel notar

    uma variao pequena do valor de absoro independente do trao utilizado.

    No grfico 4 representa-se as massas especificas, sendo perceptvel a

    diferena entre os concretos.

    0%

    3%

    6%

    9%

    12%

    0 1 2 3 4 5 6 7

    Ab

    sor

    o d

    e

    gua

    Corpo de prova

    ConcretoConvencional

    Concreto Leve

  • 42

    Grfico 4 - Massa especfica. Fonte: Prpria do Autor.

    O concreto leve possui massa especfica 40% menor do que o concreto

    convencional, sendo a argila expandida responsvel por essa reduo.

    A reduo de massa especfica a principal caracterstica para que o concreto

    com agregado de argila expandida seja um material vivel para utilizao em

    construes. Alm de reduzir as solicitaes por peso prprio, a baixa massa

    especfica facilita a produo, o transporte e o lanamento do concreto, diminuindo o

    esforo realizado por mquinas e operrios. Essa reduo de esforo leva uma

    maior produtividade no canteiro de obras.

    A massa especfica obtida por Angelin (2014) de 1687 kg/m, e a massa

    especfica do concreto produzido por Pereira (2012) foi de 1642 kg/m.

    6.4 FATOR DE EFICINCIA

    Os fatores de eficincia, que relacionam a resistncia compresso e a massa

    especfica dos concretos, so apresentados nas tabelas 9 e 10.

    1300

    1600

    1900

    2200

    2500

    0 1 2 3 4 5 6 7

    Massa e

    sp

    ecf

    ica

    Corpo de prova

    ConcretoConvencional

    Concreto Leve

  • 43

    Tabela 9 - Fator de eficincia do concreto leve

    Corpo de prova Fator de eficincia (MPa.dm/kg)

    CP 1L 10,13

    CP 2L 8,84

    CP 3L 9,98

    CP 4L 10,60

    CP 5L 9,41

    CP 6L 8,87

    Mdia 9,64

    Coeficiente de Variao 7,43% Fonte: Prpria do Autor.

    Tabela 10 - Fator de eficincia do concreto convencional

    Corpo de prova Fator de eficincia (MPa.dm/kg)

    CP 1C 7,54

    CP 2C 7,70

    CP 3C 6,86

    CP 4C 7,12

    CP 5C 8,09

    CP 6C 7,62

    Mdia 7,49

    Coeficiente de Variao 5,84% Fonte: Prpria do Autor.

    No grfico 5 apresenta-se a diferena entre os fatores de eficincia do concreto

    leve e do concreto convencional.

    Grfico 5 - Fator de eficincia Fonte: Prpria do Autor.

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    0 1 2 3 4 5 6 7

    Fato

    r d

    e e

    fici

    ncia

    Corpo de prova

    ConcretoConvencional

    Concreto Leve

  • 44

    Como pode-se perceber o concreto leve, apesar de possuir uma resistncia

    mecnica menor do que o concreto convencional, possui um fator de eficincia maior

    pois apresenta significativa reduo da massa especfica.

    O concreto leve apresentou um fator de eficincia 22% maior do que o concreto

    convencional, podendo dessa forma apresentar melhor desempenho nas estruturas e

    gerar reduo de custos de forma global nas construes.

    O fator de eficincia do concreto produzido por Angelin (2014) foi de 16,6

    MPa.dm/kg e o do concreto produzido por Pereira (2012) foi de 10,8 MPa.dm/kg.

  • 45

    7 CONCLUSO

    A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que o concreto leve apresenta

    uma resistncia compresso menor do que o concreto convencional devido

    porosidade do agregado e menor interao entre pasta de cimento e agregado. Para

    melhorar essa caracterstica algumas alternativas propostas so: reduo do

    agregado grado, reduo do fator gua/cimento ou utilizao de aditivos com essa

    finalidade.

    A absoro de gua apresentada pelo concreto leve apesar de superior a

    absoro do concreto comum, ainda possui valores reduzidos, aproximando-se de

    10%.

    O mdulo de elasticidade do concreto com argila expandida baixo quando

    comparado com outros materiais utilizados na construo, como por exemplo, o

    concreto convencional e o ao, essa caracterstica o torna um material menos rgido

    e portanto mais deformvel, podendo surgir problemas de deslocamentos excessivos

    e fissuraes nas estruturas.

    Apesar de possuir uma resistncia inferior, o concreto leve ainda um material

    vantajoso para a utilizao na construo civil, j que a reduo apresentada em sua

    massa especfica uma caracterstica desejada para as estruturas de concreto

    armado, pois reduz os esforos solicitantes gerados pelo peso prprio e

    consequentemente diminui os custos das construes de forma global.

    A anlise do fator de eficincia apresenta um resultado mais expressivo do que

    a comparao apenas da resistncia compresso, portanto o concreto leve

    apresenta vantagem na utilizao como material estrutural alm de um potencial para

    utilizao em elementos de vedao e isolamento trmico e acstico.

    Futuras anlises do comportamento do material em estruturas reais aliadas a

    ajustes do trao e da granulometria podem ajudar a difundir a utilizao do concreto

    leve estrutural como material na construo civil.

  • 46

    8 REFERNCIAS

    ALMEIDA, Luiz Carlos de. Fundamentos do concreto armado. 2002. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. Guide for structural lightweight aggregate concrete. ACI 213R-03. USA, 1999. ANGELIN, Andressa F. Concreto leve estrutural - Desempenhos fsicos, trmicos, mecnicos e microestruturais. 126f. Dissertao (Mestrado em Tecnologia) - Faculdade de Tecnologia da Universidade Estadual de Campinas, Limeira, 2014. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5738 - Moldagem e cura de corpos de prova cilndricos de concreto. 2003.

    ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5739: Concreto - Ensaio de compresso para corpos de prova cilndricos. 2007.

    ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. 2014. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 7211: Agregados para Concreto - Especificao. 2009.

    ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 7217 - Determinao da Composio Granulomtrica. 1987.

    ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 8522 Concreto Determinao do mdulo esttico de elasticidade compresso. 2008.

    ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 9778 - Argamassa e concreto endurecidos - Determinao da absoro de gua, ndice de vazios e massa especfica. 2005. DEPARTAMENTO DE PRODUO MINERAL. Agregados para a Construo Civil. DNPM, 2009. MAYC, Jeferson; CREMONINI, Ruy A.; RECENA, Fernando A. P. CONTRIBUIO AO ESTUDO DA ARGILA EXPANDIDA NACIONAL COMO ALTERNATIVA DE AGREGADO GRUDO PARA CONCRETOS LEVES ESTRUTURAIS (CLE). 2008.

  • 47

    MEHTA, Kumar; MONTEIRO, Paulo J. M. Concreto: Microestrutura, propriedades e materiais. So Paulo, IBRACON, 2008. MELO, Antnio C. F. de. Caracterizao de betes leves vibrocomprimidos com agregados de argila expandida. Porto, 2000. MORAVIA, Wagner G. et al. Caracterizao microestrutural da argila expandida para aplicao como agregado em concreto estrutural leve. Cermica. Belo Horizonte, v.52, p193-199, 2006. PEREIRA, Murilo G. F. Potencial de utilizao de agregados leves na produo de concretos estruturais. 70f. Trabalho de Concluso de Curso - Universidade

    Federal de So Carlos, So Carlos, 2012. PINHEIRO, Libnio M. FUNDAMENTOS DO CONCRETO E PROJETO DE EDIFCIOS. So Carlos. ROSSIGNOLO, Joo A. Concreto leve estrutural: produo, propriedades, microestrutura e aplicaes. 1 ed. So Paulo: PINI, 2009. SACHT, H.M.; ROSSIGNOLO, J.A.; SANTOS, W.N. Avaliao da condutividade trmica de concretos leves com argila expandida. Matria (Rio J.) [online]. 2010, vol.15, n.1, pp. 31-39. ISSN 1517-7076. SILVA, Bruno M. M. Beto leve estrutural com agregados de argila expandida. 180f. Dissertao (Mestrado em Estruturas de Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 2007. . Acesso em: 08 set. 2015. . Acesso em: 30 ago. 2015. . Acesso em: 12 set. 2015.