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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA COLEGIADO DE ENGENHARIA CIVIL

DANILO MARTINS MELO

ANÁLISE DA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO AXIAL E

MASSA ESPECÍFICA DO CONCRETO CONFECCIONADO

COM ARGILA EXPANDIDA COM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL

DO AGREGADO MIÚDO LEVE POR AREIA MÉDIA

Feira de Santana-BA

2010

DANILO MARTINS MELO





Esta monografia é a avaliação do trabalho de

conclusão de curso realizado pela disciplina

Projeto Final II do curso de Engenharia Civil da

Universidade Estadual de Feira de Santana.

Orientador: Prof. M. Sc. Élvio Antonino Guimarães

Feira de Santana-BA

2010

DANILO MARTINS MELO





Esta monografia é a avaliação do trabalho de

conclusão de curso realizado pela disciplina

Projeto Final II do curso de Engenharia Civil da

Universidade Estadual de Feira de Santana

Feira de Santana, 25 dezembro de 2010.

___________________________________________________________________

Professor Élvio Antonino Guimarães – Mestre


___________________________________________________________________

Professor Antonio Freitas da Silva Filho – Mestre


___________________________________________________________________

Professor Helio Guimarães Aragão – Mestre

Universidade Federal do Recôncavo da Bahia

AGRADECIMENTOS

A minha família, em especial meus pais José Flori Santana Melo e Rosimeire Nogueira

Martins Melo, assim como minha irmã Daniela e à minha namorada Lorena, pelo apoio

incondicional;

Aos meus amigos e colegas, em especial: Alisson, Thiago, Márcio e Sandro por contribuir

direta ou indiretamente na realização deste trabalho;

Ao Professor Élvio pelas orientações e conhecimento transmitido;

A toda equipe do Labotec pela ajuda e auxílio na realização do programa experimental.

Aos colaboradores VEDACIT e CINEXPAN.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 12

1.1 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 14

1.2 OBJETIVOS .......................................................................................................... 14

1.2.1 Objetivo geral ......................................................................................................... 14

1.2.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 15

1.3 METODOLOGIA .................................................................................................. 15

1.4 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA....................................................................... 16

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 17

2.1 CONCRETO ESTRUTURAL DE CIMENTO PORTLAND ................................ 177

2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO ESTRUTURAL .......................................... 277

2.2.1 Exsudação e segregação ......................................................................................... 17

2.2.2 Trabalhabilidade ..................................................................................................... 18

2.2.3 Resistência mecânica .............................................................................................. 19

2.2.4 Efeitos dos agregados no concreto estrutural .......................................................... 21

2.3 PRODUÇÃO DO CONCRETO ............................................................................. 21

2.3.1 Dosagem ................................................................................................................ 22

2.4 CONCRETO LEVE DE CIMENTO PORTLAND ................................................. 23

2.4.1 Breve histórico do concreto leve ............................................................................. 24

2.4.2 Classificação dos concretos leves ........................................................................... 25

2.5 PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE ESTRUTURAL . Error! Bookmark not

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2.5.1 Trabalhabilidade .................................................................................................... 27

2.5.2 Massa específica..................................................................................................... 29

2.5.3 Segregação e exsudação ......................................................................................... 30

2.5.4 Resistência mecânica .............................................................................................. 30

2.6 DOSAGEM DE CONCRETO ESTRUTURAL LEVE ........................................... 33

2.6.1 Mistura ................................................................................................................... 33

2.6.2 Transporte, lançamento e adensamento ................................................................... 36

2.6.3 Cura ....................................................................................................................... 37

2.7 AGREGADOS PARA CONCRETO LEVE ........................................................... 37

2.7.1 Argila expandida .................................................................................................... 40

2.8 CIMENTO PORTLAND ........................................................................................ 43

2.8.1 Tipos de cimento Portland ...................................................................................... 43

2.9 ADITIVOS............................................................................................................. 46

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ....................................................................... 48

3.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ............................................................. 48

3.1.1 Cimento ................................................................................................................. 48

3.1.2 Agregados .............................................................................................................. 49

3.1.2.1 Areia média ............................................................................................................ 49

3.1.2.2 Agregado miúdo leve ............................................................................................. 50

3.1.2.3 Agregado graúdo leve............................................................................................. 52

3.1.3 Incorporador de ar .................................................................................................. 56

3.2 MÉTODOS ............................................................................................................ 56

3.2.1 Determinação dos traços ......................................................................................... 56

3.2.1.1 Cálculo da quantidade de aditivo ............................................................................ 57

3.2.2 Produção do concreto ............................................................................................. 58

3.2.2.1 Pesagem dos materiais ............................................................................................ 58

3.2.2.2 Mistura dos materiais ............................................................................................. 58

3.2.2.3 Ensaio de abatimento de tronco de cone ................................................................. 59

3.2.2.4 Lançamento, adensamento e cura do concreto ........................................................ 61

3.2.2.5 Ensaio de compressão axial .................................................................................... 62

3.2.2.6 Ensaio de determinação de massa específica ........................................................... 63

4 ANÁLISE DE RESULTADOS ............................................................................ 65

4.1 Resistência Mecânica ............................................................................................. 65

4.2 Massa específica..................................................................................................... 72

4.2.1 Massa específica estado endurecido ........................................................................ 72

4.2.2 Massa específica no estado fresco ........................................................................... 72

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................. 77

5.1 CONCLUSÕES ..................................................................................................... 77

5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................................... 78

REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 79

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Intervalos típicos de valores de massa específica ................................................... 38

Figura 2 Argila expandida 2215 .......................................................................................... 42



Figura 5 Curva granulométrica areia média e as zonas utilizavéis ........................................ 50

Figura 6 Curva granulométrica agregado míudo leve e as zonas utilizavéis ......................... 51

Figura 7 Curva granulométrica agregado graúdo ................................................................. 55

Figura 8 Distribuição granulométrica agregado graúdo leve e as zonas utilizavéis ............. 555

Figura 9 Realização do ensaio de abatimento pelo tronco de cone ....................................... 61

Figura 10 Execução do capeamento .................................................................................... 63

Figura 11 Ensaio de compressão axial ................................................................................. 63

Figura 12 Resistência aos 28 dias x Teor de cimento. .......................................................... 72

Figura 13 Adensamento com vibrador de imersão. .............................................................. 73

Figura 14 Perfil corpo de prova após ensaio de compressão axial ........................................ 74

Figura 15 Resultado do ensaio de abatimento pelo tronco de cone ....................................... 75

Figura 16 Massa específica do concreto no estado fresco .................................................... 81

Figura 17 Massa específica do concreto no estado endurecido ............................................. 83

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Dados de referência da massa específica dos concretos leves ................................ 23

Tabela 2 Resistência à compressão em função da massa específicaError! Bookmark not

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Tabela 3 Equivalência e Densidade Aparente da Argila Expandida ..................................... 42

Tabela 4 Composição dos cimentos Portland ..................................................................... 486

Tabela 5 Características do Cimento CP-II Z 32 .................................................................. 49

Tabela 6 Caracterização física da areia média ...................................................................... 49

Tabela 7 Caracterização física do agregado miúdo 0500 ...................................................... 51

Tabela 8 Caracterização físicado agregado graúdo 1506 ...................................................... 52

Tabela 9 Caracterização física do agregado graúdo 2215 ..................................................... 53

Tabela 10 Determinação da composição entre agregado graúdo 1506 e 2215 ...................... 53

Tabela 11 Caracterização física do agregado graúdo misturado ........................................... 54

Tabela 12 Características do Incorporador de ar .................................................................. 56

Tabela 13 Caracterização dos traços .................................................................................... 58

Tabela 14 Composição dos traços T1 à T9 .......................................................................... 58

Tabela 15 Resultado do Ensaio de abatimento pelo tronco de cone ...................................... 60

Tabela 16 Resistência à compressão aos 28 dias Traço 1 ..................................................... 65









Tabela 25 Resistência dos traços aos 28 dias ....................................................................... 71

Tabela 26 Massa específica do concreto endurecido – Traço 1 ............................................ 76









Tabela 35 Massa específica do concreto fresco .................................................................... 80

Tabela 36 Massa específica do concreto fresco x teor de cimento x agregados miúdos ........ 82

Tabela 37 Massa específica do concreto endurecido x teor de cimento x agregados miúdos. 82

LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

a/c Relação água/cimento

ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

CLE Concreto leve estrutural

Cv Coeficiente de variação

CP Corpo de prova

Σ Desvio padrão

Dmáx Dimensão máxima do agregado

Fck Resistência à compressão aos 28 dias

msub Massa do concreto determinado pela balança hidrostática

mSSS Massa do concreto saturado superfície seca

mSec Massa do concreto seco ao ar

µ Média aritmética

NBR Norma Brasileira

NM Norma Mercosul

UEFS Universidade Estadual de Feira de Santana

RESUMO

Uma das principais formas de se obter concreto leve estrutural é substituindo totalmente ou

parcialmente os agregados normais por agregados leves. Este trabalho focou o estudo em

concretos estruturais leves confeccionados com argila expandida substituindo parte do

agregado miúdo leve por areia média, verificando as mudanças quanto a resistência à

compressão axial e massa específica. Os traços foram moldados substituindo o agregado

miúdo leve em proporções de 25, 50 e 75% por areia e os resultados foram comparados com

um traço contendo apenas agregados miúdos leves. A adição de areia no traço de concreto

leve estrutural remete a um aumento da massa específica assim como um ganho na

resistência, além de demonstrar as diversas possibilidades na confecção do concreto, que

podem ser especificamente empregadas em situações diversas. Foram realizados ensaios de

resistência à compressão aos 28 dias de idade e verificada a massa específica de cada traço.

Os resultados de resistência à compressão variaram entre 13,0 e 22,0 MPa e massa específica

entre 1300,0 e 1500,0 kg/m³.

Palavras-chave: concreto leve, dosagem, argila expandida.

ABSTRACT

One of the main ways to obtain structural lightweight concrete is fully or partially replacing

the normal aggregate by lightweight aggregate. This study focused on the study of structural

lightweight concrete by replacing part of fine lightweight aggregate by sand, checking for

changes as the compressive strength and specific gravity mass. The admixture have been

shaped by replacing the lightweight fine aggregate in proportions of 25, 50 and 75% for sand

and the results were compared with a line containing only light aggregates. The addition of

sand in lightweight structural concrete admixture refers to an increase in specific gravity mass

as well as a gain in strength and also to demonstrate the various possibilities in the

manufacture of concrete, which can be specifically used in different situations. Assays were

performed with a compressive strength at 28 days old and checked the specific gravity mass

of each trait. The results of compressive strength ranged between 13.0 and 22.0 MPa and

specific gravity mass between 1300.0 and 1500.0 kg / m³

Keywords: lightweight concrete, mix, expanded clay.

12

1 INTRODUÇÃO

Os avanços na tecnologia do concreto tem refletido a necessidade de adaptação dos materiais

de construção às exigências contemporâneas. A busca por maior segurança, conforto e

economia tem contribuído para o desenvolvimento de concretos especiais que visam superar

as deficiências do concreto normal, feito com cimento Portland e agregado natural

convencional.

O concreto convencional constitui um problema econômico na construção de edifícios altos,

pontes com grandes vãos e estruturas flutuantes se comparado ao aço, devido à relação

resistência - peso. Esta relação pode ser alterada diminuindo a massa específica do material ou

aumentando sua resistência. A primeira solução tem sido aplicada com sucesso, nos últimos

70 anos (MEHTA, 2008).

Dentre os concretos especiais, assim chamados por apresentarem peculiaridades em relação

aos concretos normais, o concreto leve destaca-se por sua reduzida massa específica e por

suas características como isolante térmico. Estas propriedades estão diretamente relacionadas

ao volume de vazios existentes no concreto, sendo, portanto, a presença do ar em sua

composição o fator determinante para a obtenção de concretos leves.

A indústria da construção civil tem se caracterizado por um acelerado desenvolvimento e

crescente evolução das técnicas construtivas e do uso de novos materiais e produtos

(COUTINHO, 2006; PETRUCCI, 2005). Com a crescente demanda de agregados leves e a

falta de disponibilidades de recursos naturais, foram desenvolvidas técnicas para produzi-los

em fábrica. Estes são obtidos através de matérias-primas naturais como argila, xisto, ardósia,

etc., bem como de subprodutos industriais, tais como cinzas volantes e escória de alto forno.

Os concretos leves obtidos com outras técnicas que não a substituição parcial ou total dos

agregados graúdos tradicionais por agregados leves, apresentam baixas massas específicas,

raramente excedendo 800 kg/m³ (NEVILLE, 1997) e, igualmente, baixas resistências

mecânicas. Por essa razão, são utilizados principalmente para isolamento térmico ou para

enchimento. Os concretos leves estruturais (CLE) são obtidos com a substituição total ou

13

parcial dos agregados tradicionais por agregados leves e, usualmente, são caracterizados pelo

valor da massa específica (ROSSIGNOLO, 2006).

Existe uma grande variedade de agregados leves com massa específica variando, conforme

sua porosidade, entre 80 e 900 kg/m³ (MORAVIA, 2006). Os agregados muito porosos

apresentam as massas específicas mais baixas e são utilizados para a produção de concretos

isolantes não estruturais. Os agregados menos porosos, com massas unitárias maiores, são

capazes de produzir concretos com fins estruturais. O folhelo, a escória, a ardósia e a argila

quando expandidos, enquadram-se nesta última categoria.

O agregado argila expandida, conforme o processo de fabricação, apresenta uma massa

específica variável entre 300 kg/m³ a 900 kg/m³, além da resistência ao fogo e aos principais

ambientes ácidos e alcalinos. Por essa razão já mereceu vários estudos e pesquisas no mundo

todo como alternativa para substituir os agregados tradicionais, de modo a reduzir a massa

específica com o mínimo comprometimento da resistência mecânica característica de um

concreto estrutural.

Este estudo analisa, particularmente, os efeitos causados pela substituição parcial dos

agregados leves por areia graduada no traço de concreto leve estrutural, demonstrando

graficamente a variação da resistência à compressão e massa específica em função da

percentagem de areia utilizada e o teor de cimento.

O uso da areia no traço de concreto leve no desenvolvimento experimental permitiu a

obtenção de concretos leves com resistências à compressão entre 13 e 22 Mpa e massas

específicas entre 1300,0 a 1500,0 Kg/m³, demonstrando que, dependendo do módulo de

deformação, o material pode ser uma excelente alternativa para a produção de concretos leves

estruturais.

14

1.1 JUSTIFICATIVA

O estudo do concreto, assim como de seus componentes, através de métodos práticos permite

um conhecimento mais aprofundado de suas propriedades características, subsidiando um

melhor entendimento desde o processo de dosagem e produção até a aplicação final.

Existem diversos materiais que podem ser adicionados ou substituir os componentes do traço

de concreto convencional com intuito de modificar as características do mesmo. A utilização

da argila expandida como agregado graúdo e miúdo visa diminuir a massa específica do

concreto, possibilitando uma redução significativa do peso das estruturas. No entanto, a

aplicação de agregados leves em substituição total à dos convencionais tende a atingir massa

específica abaixo do referenciado pelas normas para ser classificado como concreto estrutural,

além de diminuir a resistência do concreto, limitando sua atuação. A substituição de parte do

agregado miúdo leve por areia remete a equilibrar estas duas características, obtendo um traço

de concreto leve com uma resistência e massa específica maiores.

A capacidade de confeccionar diferentes traços de concreto aumenta a possibilidade de

melhor atender a projetos específicos, escolhendo aquele que traga melhor custo-benefício

para determinado fim. A partir destas considerações, este trabalho além de estudar as

mudanças provenientes da adição de areia no traço de concreto leve, tem o intuito de

demonstrar a viabilidade do mesmo para fins estruturais.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Avaliar os efeitos da adição de areia média em traços de concretos com agregados leves de

argila expandida.

15

1.2.2 Objetivos específicos

Avaliar a massa específica de traços de concreto leve confeccionados com argila expandida

substituindo parcialmente o agregado miúdo leve por areia.

Avaliar a resistência à compressão axial de traços de concreto leve confeccionados com argila

expandida substituindo parcialmente o agregado miúdo leve por areia.

1.3 METODOLOGIA

Para avaliar os efeitos da adição de areia no traço de concreto leve produzido com argila

expandida foram realizadas as seguintes etapas:

1) A primeira parte integrante deste trabalho foi uma fundamentação teórica sobre os

assuntos pertinentes ao tema da monografia.

2) Feito isto, foi realizada uma coleta e caracterização dos materiais que atendam aos

objetivos da pesquisa.

3) Em seguida, fez-se um estudo de dosagem, a fim de obter as proporções (traço) ideais

para o concreto estrutural leve.

4) A próxima etapa constou o processo de produção concreto estrutural leve, que é

composto pela dosagem, moldagem, lançamento, adensamento e cura.

5) Após 28 dias, ocorreu o ensaio de resistência à compressão axial. Com os resultados

obtidos no ensaio foram feitas análises e estas comparadas às de bibliografias

existentes.

16

1.4 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA

Esta monografia apresenta sua estrutura como uma consequência dos objetivos enunciados,

sendo que o respectivo texto foi organizado em cinco capítulos. Nos parágrafos que se

seguem é efetuada uma descrição sumária de cada um desses capítulos.

O capítulo 1 contempla a introdução, o objetivo geral e os específicos, bem como a

metodologia aplicada, a justificativa e a própria estruturação da monografia.

O capítulo 2 consta todo o referencial teórico do concreto estrutural convencional e leve,

caracterizando e enunciando suas vantagens e desvantagens nas mais diversas estruturas.

Efetuou-se também uma breve descrição do histórico do concreto leve e dos diversos tipos de

agregados leves empregado na fabricação do mesmo, destanco a argila expandida. abordou

sobre o cimento Portland, resumindo suas principais características e os tipos encontrados no

mercado. Por último, foi efetuada uma sucinta descrição sobre aditivos empregados na

confecção de concretos, destacando os incorporadores de ar.

O capítulo 3 fez-se uma dosagem experimental dos materiais e, posteriormente, apresentado o

método de dosagem, os materiais utilizados na produção e o procedimento adotado para

dosagem e moldagem dos corpos de prova.

O capítulo 4 consta as análises dos resultados provenientes da dosagem, massa específica e

ensaios mecânicos executados. E por fim, o capítulo 5 onde foram feitas as considerações

finais e sugestões para trabalhos futuros.

17

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 CONCRETO ESTRUTURAL DE CIMENTO PORTLAND

O concreto de cimento Portland é o material manufaturado mais utilizado em decorrência das

vantagens inerentes a sua produção e composição, tornando a expansão de suas aplicações

imprescindível para atender as novas exigências de projetos que tendem a exigir cada vez

mais o desempenho mecânico e a durabilidade.

Sendo um material de construção resultante da mistura, em quantidades racionais, de

aglomerante (cimento), agregados (pedra e areia) e água, logo após a mistura o concreto deve

possuir plasticidade suficiente para as operações de manuseio, transporte e lançamento em

formas, adquirindo coesão e resistência com o passar do tempo, devido às reações que se

processam entre aglomerante e água. Em alguns casos são adicionados aditivos que

modificam suas características físicas e químicas (FERNANDES, 1980).

2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO ESTUTURAL

2.2.1 Exsudação e segregação

A segregação pode ser definida como a separação dos constituintes de uma mistura

heterogênea de modo que sua distribuição deixe de ser uniforme. Especificamente no caso do

concreto, as diferenças de tamanho das partículas e de massas específicas dos constituintes da

mistura são as principais causas da segregação, as quais podem ser controladas com uma

granulometria adequada e cuidados no manuseio (NEVILLE, 1997; MEHTA, 2008).

Neville (1997) diz que, existem duas formas de segregação. Na primeira, as partículas

maiores de agregados tendem a se separar, isso ocorre porque estas tendem a se deslocar ao

longo de declives ou a sedimentar mais do que as menores partículas. A segunda forma de

18

segregação, que ocorre particularmente em misturas com grande quantidade de água, se

verifica pela separação da matriz de cimento da mistura. O risco pode ser minimizado se o

concreto não tiver que ser transportado a grandes distâncias e evitado o lançamento a partir de

grandes alturas. O uso de ar incorporado reduz o risco de segregação.

Ainda segundo Neville (1997), exsudação também é conhecida como separação da água, é

uma forma de segregação em que parte da água da mistura tende a ascender à superfície de

um concreto recém - lançado. Esse efeito se deve ao fato de que os constituintes sólidos da

mistura serem incapazes de reter água quando tendem a descer, pois, a água apresenta a

menor massa especifica da mistura. Inicialmente evolui a uma velocidade constante e

prossegue ate que a pasta de cimento esteja suficientemente rija.

A exsudação é motivada pela maior ou menos impossibilidade que apresentam os materiais

constituintes de manter a água de mistura dispersa na massa. A consequência deste aspecto é

que a parte superior do concreto torna-se excessivamente úmida, tendendo a produzir um

concreto poroso e menos resistente (PETRUCCI, 2005).

As limitações adquiridas pelo concreto fresco devido à perda de trabalhabilidade antes ou

durante o lançamento nas fôrmas, segregação e exsudação durante o adensamento, e uma

baixa taxa de crescimento de resistência, podem prejudicar um concreto permanentemente,

reduzindo a sua vida útil.

2.2.2 Trabalhabilidade

A trabalhabilidade é definida como o a propriedade que determina o esforço necessário para

manipular uma quantidade de concreto fresco, como perda mínima de homogeneidade

(PETRUCCI, 2005).

A resistência de um concreto com determinadas proporções é bastante influenciada pelo nível

de adensamento (trabalhabilidade), sendo assim, é importante que a consistência da mistura

do concreto seja tal que possa ser transportado, lançado, adensado, e acabado com facilidade e

sem segregar (NEVILLE, 1997).

19

Segundo Metha e Monteiro (2008), a trabalhabilidade é uma propriedade composta, tendo

como principais componentes a consistência (fluidez) e a coesão (estabilidade). A

consistência é definida como a tendência de mobilidade ou fluidez do concreto fresco, sendo

medida universalmente pelo ensaio de abatimento do tronco de cone e esta é influenciada,

principalmente pela quantidade de água na mistura. A coesão pode ser definida como uma

medida qualitativa das características da estabilidade, ou seja, segregação e exsudação.

Segundo Araújo (2000) é possível afirmar que um concreto adequado para peças de grandes

dimensões e pouco armado pode não ser para peças esbeltas e muito armadas, ou que um

concreto que fornece um perfeito adensamento com vibração, sem segregação dos

componentes e sem vazios, dificilmente proporcionará uma moldagem satisfatória com

adensamento manual.

Os fatores que influenciam a trabalhabilidade são a forma e a granulometria do agregado,

utilização de aditivo e a quantidade de água na mistura. O consumo de água é o principal

desses, pois as misturas muito fluidas de concreto com elevada consistência tendem a

segregar e exsudar, desfavorecendo o acabamento. O inverso ocorre com as misturas mais

secas, pois se tornam mais difíceis de lançar e de adensar, o que pode gerar uma segregação

do agregado graúdo ainda no lançamento (BAUER, 1995; NEVILLE, 1997).

2.2.3 Resistência mecânica

As características que o concreto endurecido deve apresentar são: resistência, durabilidade e

impermeabilidade. Estas características são diretamente influenciadas pela relação

água/cimento. Para efeito desta pesquisa, somente a resistência terá relevância no estudo.

A massa específica do concreto normalmente utilizada é a massa da unidade de volume, e

varia entre 2300 a 2500 Kg/m³ (PETRUCCI, 2005). Quando falamos em resistência mecânica

do concreto, três tipos podem ser considerados no estudo das propriedades do concreto em

função das solicitações impostas na prática. São elas: compressão axial, tração e tração na

flexão. O concreto é bastante resistente aos esforços de compressão axial, porém o mesmo

20

não ocorre quanto à tração, que fica em torno de 10% do valor obtido quando comprimido

(BAUER, 1995; ARAÚJO, 2000).

Quando se trata de resistência à compressão axial, a resistência da pasta é o principal

limitador. Por outro lado, é conhecida a influência da porosidade da pasta sobre a resistência

do concreto. Como porosidade depende da relação água/cimento, assim como do tipo de

cimento, pode-se afirmar que para um mesmo tipo de cimento a resistência da pasta depende

especificamente da relação água/cimento, sendo este também um dos principais fatores

determinantes da resistência da ligação pasta/agregado (BAUER, 1995).

Para o caso do concreto convencional, a resistência do agregado deve ser igual ou superior à

resistência do concreto que se deseja produzir. No que diz respeito à ligação pasta/agregado,

esta depende, basicamente, da forma, da textura superficial e da natureza química dos

agregados.

Segundo Neville (1997), a forma e a textura, por exemplo, podem alterar consideravelmente a

superfície específica dos agregados, contribuindo diretamente na ligação pasta/agregado.

Partículas que tendem à forma cúbica apresentam maior superfície específica do que aquelas

que se aproximam da forma arredondada. Da mesma maneira, quando a textura superficial é

rugosa, a resistência mecânica do concreto aumenta significativamente, sobretudo nos

esforços de tração na flexão. O mesmo efeito é obtido quando se reduz o Dmáx do agregado

graúdo.

Finalmente, outro fator da maior importância na resistência do concreto a esforços mecânicos

é a cura - procedimento utilizado para melhorar a hidratação do cimento que consiste no

controle da temperatura e no movimento da água de dentro para fora e de fora para dentro do

concreto, visto que as condições de umidade e temperatura, principalmente nas primeiras

idades, têm importância muito grande para as propriedades do concreto endurecido

(ARAÚJO, 2000).

21

2.2.4 Efeitos do agregado no concreto convencional

Os agregados naturais comumente usados para a produção de concreto normal são geralmente

densos e resistentes. Estas características fazem com que estes agregados raramente sejam um

fator limitante da resistência e propriedades elásticas do concreto endurecido (MEHTA,

2008).

Estudos da influência do teor de agregados sobre a resistência do concreto com uma dada

qualidade de pasta de cimento mostram que, quando o volume do agregado, como fração de

volume total, aumenta de 0% a 20%, nota-se um decréscimo gradual da resistência à

compressão, mas entre 40% e 80%, a resistência aumenta. Este comportamento não está bem

esclarecido, mas observa-se a mesma tendência com vários valores de relação água/cimento

(NEVILLE, 1997).

Ainda segundo Neville (1997), um teor maior de agregado resulta numa menor retração e

menos exsudação e, portanto, menor dano à aderência entre agregado e a pasta de cimento;

assim, também, seriam menores as variações térmicas devidas ao calor de hidratação do

cimento.

Existem duas propriedades antagônicas em relação aos agregados graúdos que interferem nas

propriedades do concreto. Agregados com formatos arredondados facilitam a trabalhabilidade

e pioram a aderência, enquanto que os com formato angular pioram a trabalhabilidade e

tornam bem melhor a ligação do agregado com a argamassa, conferindo uma resistência

melhor (PETRUCCI, 2005)

2.3 PRODUÇÃO DO CONCRETO

Uma vez conhecidas as propriedades que devem possuir o concreto em suas duas fases (fresco

e endurecido), pode-se detalhar o processo de produção do concreto.

22

A produção do concreto consiste em uma série de operações de forma a se obter, a partir dos

materiais componentes o concreto desejado. As operações necessárias à obtenção do concreto

são: dosagem (obtenção do traço); mistura; transporte; lançamento; adensamento; cura.

2.3.3 Dosagem

A dosagem é a seleção e mistura dos componentes do concreto, tendo como finalidade a

obtenção de propriedades previamente estabelecidas. Consiste em definir o traço, ou seja, a

proporção de cada componente do concreto (cimento, água, agregado miúdo, agregado graúdo

e aditivo) visando obter características de trabalhabilidade adequada, enquanto fresco, e de

resistência e durabilidade quando endurecido (ARAÚJO, 2000).

A dosagem racional do concreto consiste na aplicação de um conjunto de regras práticas, nas

quais objetiva-se a obtenção de um produto com qualidade e proporção mais adequada e

econômica, com que cada material entra na composição da mistura, a fim de atingir as

propriedades previamente estabelecidas para o concreto no estado fresco e endurecido

(PETRUCCI, 2005).

Dosar é, portanto, obter um traço que atenda às condições específicas de um projeto,

utilizando corretamente os materiais disponíveis. O traço é medido em massa.

Para obtenção do traço podem ser utilizados diversos métodos, porém os mais usuais são o

método de dosagem ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland) que é uma adaptação

do método ACI para agregados brasileiros, o qual fornece uma primeira aproximação da

quantidade de materiais, devendo-se realizar uma mistura experimental.

Já o método de dosagem de concretos de cimento Portland recomendado pelo Instituto de

Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo – IPT se baseia na determinação de um traço

prévio, obtido através de informações provenientes de experiências anteriores, a partir do qual

se faz um ajuste experimental das propriedades desejadas, em função dos materiais

disponíveis para a sua confecção (HELENE, 1992).

23

Geralmente, os parâmetros balizadores para a dosagem são a trabalhabilidade e a resistência

mecânica. A primeira é determinada pela relação água/materiais secos, já a segunda é

definida, para os mesmo materiais, numa relação inversamente proporcional à relação a/c.

2.4 CONCRETO LEVE DE CIMENTO PORTLAND

A aplicação de agregados leves na obtenção de concreto já é utilizado há muito tempo, e tem

como objetivo atender a diversos requisitos, tais como redução da carga permanente,

isolamento térmico, resistência ao fogo, etc. O concreto leve têm aspectos e qualidades

variadas, muitas dessas características podem ser comparáveis à do concreto convencional.

O concreto estrutural leve compreendem um campo de aplicação muito amplo, diversificados

por métodos e materiais apropriados. A massa específica do concreto pode variar entre pouco

mais do que 300,0 Kg/m³ até cerca de 1850,0 Kg/m³, tendo uma resistência variando entre 0,3

Mpa a 70,0 Mpa. Este amplo intervalo de composições se reflete em várias propriedades do

concreto com agregado leve (NEVILLE, 1997). A Tabela 1 apresenta os valores limites de

massa específica citados em alguns documentos normativos ou de referência para os

concretos leves.

Tabela 1 Dados de referência da massa específica dos concretos leves

Referência Massa específica (kg/m3)

RILEM (1975) γ < 2000 CEB-FIP (1977) γ < 2000

NS 3473 E (1992) 1200 < γ < 2200 ACI 213R-87 (1997) 1400 < γ < 1850

CEN prEN 206-25 (1999) 800 ≤ γ ≤ 2000 FONTE: Neville, 1997.

O ACI 213R-87 (1999) especifica, ainda, que o concreto leve, além de apresentar o valor da

massa específica dentro dos limites apresentados na Tabela 1, deve apresentar resistência à

compressão acima de 17,2 MPa.

24

Segundo a NM 35/95 da ABNT, os agregados leves, utilizados na produção dos concretos

leves, não devem apresentar massa unitária no estado seco e solto acima de 1120 kg/m3, para

agregados miúdos, e 880 kg/m3, para agregados graúdos. Este documento normativo

apresenta ainda valores mínimos de resistência à compressão para os concretos em função da

massa específica, conforme apresentado na Tabela 2.

Tabela 2 Resistência à compressão em função da massa específica. Resistência à compressão

aos 28 dias (MPa)

(Valores mínimos)

Massa específica (kg/m3)

(Valores máximos)

28 1840

21 1760

17 1680 FONTE: Neville, 1997

O objetivo primordial do concreto feito com agregados leves é o baixo peso e não a

resistência, tendo aproximadamente dois terços do peso específico do concreto convencional.

O concreto pode conter somente agregado leve, ou, por diversas razões, uma combinação de

agregados leves e normais. Do ponto de vista da trabalhabilidade e outras propriedades é

comum utilizar a areia como agregado miúdo e limitar o tamanho nominal máximo do

agregado graúdo leve a, no máximo, 19 mm (MEHTA, 2008).

Em síntese, os principais benefícios promovidos pela redução da massa específica do concreto

citados por diversos autores são: redução de esforços nas estruturas das edificações, redução

do custo com aço nas estruturas, isolamento térmico melhor do que os concretos

convencionais, economia com formas e cimbramento, redução das dimensões das fundações

em virtude da menor seção transversal dos elementos, possibilidade de construção sobre solos

com menor capacidade de suporte e diminuição dos custos com transporte e montagem de

construções pré-fabricadas.

25

2.4.3 Histórico do concreto leve

O início da utilização de concretos de cimento Portland com agregados leves, tal qual o

conhecemos hoje, ocorreu durante a Primeira Guerra Mundial, quando a American

Emergency Fleet Building Corporation construiu embarcações com concreto leve, utilizando

xisto expandido, com resistência à compressão de 35 MPa e massa específica em torno de

1700 kg/m3, enquanto o valor usual de resistência à compressão dos concretos tradicionais, na

época, era de 15 MPa (HOLM, BREMNER, 2000).

A partir dos anos 70, com o rápido aprimoramento da tecnologia dos concretos e o

desenvolvimento de novos materiais componentes, tornou-se mais fácil a obtenção de

concretos com alta resistência mecânica e alta durabilidade. Esses desenvolvimentos também

foram aplicados nos concretos leves, aumentando, ainda mais, o potencial de utilização desse

material na construção civil. Alguns estudos recentes apresentam concretos leves com

resistência à compressão superior a 100 MPa, com respectiva massa específica em torno de

1750 kg/m3 (ZHANG, GJORV, 1991).

No Brasil, os estudos e a utilização dos concretos leves tiveram início em 1970, com a

implantação de uma unidade de produção de agregados leves (argila expandida) pelo Grupo

Rabello, a CINASITA S.A. (atualmente CINEXPAN S.A.), com a finalidade de fornecer

agregados leves para a CINASA - Construção Industrializada Nacional - também do Grupo

Rabello, para a produção de elementos pré-fabricados leves. Entretanto desde o início da

produção de agregados leves no Brasil, o concreto leve nacional foi motivo de poucos estudos

e encontra utilização modesta na construção civil (TEZUKA, 1973; SOBRAL, 1987; 1994;

SANTOS, 1994).

2.4.2 Classificação dos concretos leves

Os concretos são classificados de acordo com as suas características como, por exemplo,

resistência, massa específica e trabalhabilidade. No que diz respeito à massa específica,

26

podem ser pesado, normal ou leve, sendo esse último ainda classificado em concreto poroso,

com agregado sem finos e com agregado leve (ROSSIGNOLO, 2003).

O ar pode ser encontrado aprisionado no concreto de três maneiras: nas partículas de

agregado, na pasta de cimento e entre as partículas do agregado graúdo, deixando-se de usar o

agregado miúdo. A maioria dos autores utiliza o processo em que se é formado os vazios da

estrutura para se classificar os concretos leves, sendo estes citados a seguir (NEVILLE,

1997):

Concretos celulares: também conhecidos como aerados, com gás ou de espuma, resultante da

ação de produtos que, acrescentados à pasta, reagem produzindo gases que formam bolhas.

Embora aceita e bastante usual, esta denominação é questionada pela maioria dos autores,

uma vez que o material resultante trata-se de uma argamassa e não, propriamente, de um

concreto.

Concretos sem finos: produzidos apenas com aglomerante e agregado graúdo, sua resistência

está diretamente relacionada à resistência do agregado e ao consumo de cimento. O concreto

sem finos pode ser usado para confecção de painéis divisórios em edifícios de concreto

armado, na construção de estruturas de drenagem e também como sub-base de quadras de

esportes.

Concretos com agregados leves: produzidos através da substituição total ou parcial dos

agregados tradicionais por agregados leves, são os únicos concretos leves que podem,

dependendo do tipo de agregado, traço e dosagem, atingir resistências aceitáveis para fins

estruturais.

Por outro lado, conforme cita Neville (1997), é sensível uma classificação com base na massa

específica, porque esta característica e a resistência estão inter-relacionadas. O autor cita que

o ACI 213R-87 usa a massa específica para classificar o concreto de acordo com a aplicação.

Esse critério de classificação parece ser mais consistente, tendo em vista que o uso de

agregados leves não garante, necessariamente, um concreto com características estruturais.

Dessa forma, os concretos leves seriam classificados em três categorias:

27

Concretos leves isolantes ou de baixa massa específica: apresentam uma massa específica

entre 300 kg/m³ e 800 kg/m³ e coeficientes de condutividade térmica bastante baixos, sendo

usados para fins não estruturais, principalmente para isolamento térmico. Os valores da

resistência à compressão ficam em torno de 0,7 MPa a 7,0 MPa.

Concretos leves com resistência moderada: com uma massa específica intermediária,

variando entre 800 kg/m³ a 1350 kg/m³ e resistências mecânicas entre 7 MPa e 17 MPa,

apresenta, também, características de isolamento térmico intermediários. Conforme Sobral

(1987) são chamados de concretos para enchimento.

Concretos leves estruturais (CLE): obtidos com o uso de agregados leves, estes concretos

apresentam uma massa específica entre 800 kg/m³ e 2000 kg/m³ e, como o próprio nome

indica, é usado para fins estruturais. Sobral (1977) define uma resistência à compressão de

17,5 MPa como mínima aceitável para esses concretos. A NBR 6118 (ANBT, 2004), no

entanto, estabelece a resistência mecânica mínima de 20 MPa para concretos estruturais

convencionais.

2.5 PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE ESTRUTURAL

2.5.3 Trabalhabilidade

O concreto feito com agregado leve possui essencialmente as mesmas propriedades que o

concreto convencional, visto que os fatores que influem nos dois são similares. No entanto,

devido à baixa densidade e à textura áspera do agregado poroso, o concreto leve requer

esforço relativamente menor durante o lançamento, compactação e acabamento (MEHTA,

2008).

A demanda de água é fortemente influenciada pelas características do agregado leve, que

tendem a absorver certa quantidade durante o processo de mistura. O volume de água aplicado

pode ser alterado com intuito de se obter determinada resistência sem que seja necessário uma

variação correspondente no teor de cimento, o que torna desconhecido o valor real da relação

água/cimento (NEVILLE, 1997).

28

A faixa de variação dos valores para o índice de consistência dos concretos leves,

normalmente, mostra-se menor do que a utilizada para os concretos tradicionais. Os concretos

leves com altos valores de índice de consistência apresentam grandes possibilidades de

segregação dos agregados e, por outro lado, concretos leves com baixos valores de índice de

consistência apresentam dificuldades no adensamento.

O aumento da absorção reduz a massa específica e limita a avaliação do agregado leve,

devendo ser levada em consideração quando se faz a dosagem do concreto. Todos os

agregados, seja ele natural ou artificial, absorvem água em uma razão que diminui com o

tempo. Desta maneira a absorção é importante de modo que, esteja o agregado insaturado ou

parcialmente saturado, influência de maneira direta nas propriedades do concreto fresco como

trabalhabilidade, além de afetar as propriedades do concreto endurecido como densidade e

resistência ao fogo (NEWMAN, CHOO, 2003).

Segundo Newman e Choo (2003), a absorção do agregado depende de alguns fatores

principalmente o tamanho dos poros, a distribuição dos poros e sua estrutura (se possui

ligação entre eles). Com relação às partículas de agregado leve, que possui uma grande

quantidade de poros, a absorção de água é maior do que os agregados comuns. Nos agregados

leves esses valores geralmente estão entre 5,0% e 15,0%, enquanto os agregados normais não

ultrapassam 2,0%.

Devido à baixa massa específica e a uma alta absorção de água do agregado, a

trabalhabilidade merece uma atenção especial. A alta porosidade do agregado implica numa

perda de abatimento devido à contínua absorção de água. Com isso deve-se limitar em 100

mm o abatimento máximo do concreto leve, a fim de evitar a sua segregação (METHA,

MONTEIRO, 2008).

A demanda de água do concreto leve é bastante influenciada pela textura superficial e pela

forma das partículas. Uma consequência importante da grande variação da demanda de água

dos concretos feitos com diferentes agregados leve é que, para se obter uma determinada

resistência mecânica, não é necessária uma variação correspondente do teor de cimento, dessa

maneira, se mantém a relação água/cimento, porém o valor real dessa relação é desconhecido

(NEVILLE, 1997).

29

Segundo Neville (1997), para um mesmo abatimento, o concreto leve, possui uma melhor

trabalhabilidade se comparado com os concretos convencionais. Porém, deve-se notar-se que

um abatimento elevado pode causar segregação, com as partículas grandes de agregado

flutuando na parte superior. Assim, a vibração prolongada pode resultar numa segregação

muito maior do que em concretos convencionais.

A fim de melhorar a trabalhabilidade do concreto leve é necessário limitar a Dmáx dos

agregados leves graúdos em 19 mm. Outra hipótese é utilizar areia natural, em substituição do

agregado leve miúdo, porém este procedimento acarreta num aumento da massa específica do

concreto (MEHTA, MONTEIRO, 2008).

Newman e Choo (2003) afirmam que a trabalhabilidade dos concretos leves é subestimada

quando medida pelo método do abatimento do tronco de cone, isto porque os vazios

incorporados à mistura melhoram a coesão do concreto.

2.5.2 Massa específica

A massa específica do concreto leve depende da densidade dos agregados utilizados nas

composições e das proporções da mistura. Também o teor de água inicial e final dos

agregados influência na densidade do concreto, pois uma quantidade de água acima da

saturação na mistura pode levar à formação de vazios no concreto, reduzindo a sua densidade

(METHA, MONTEIRO, 2008).

Rossignolo (2003) diz que o valor da massa específica dos concretos leves apresenta variação

progressiva, desde sua condição inicial até um estado mais estável, que depende das

condições de exposição. Com isso, é recomendado para estimativa de cargas a serem

suportadas por fôrmas e escoramentos, por exemplo, utilizar o valor da massa específica de

seu estado fresco e para estimativa de peso próprio deve ser considerado o valor da massa

específica do concreto seco ao ar, ligeiramente maior que a do concreto seco em estufa.

Segundo Neville (1997), tratando-se de concreto leve é necessário uma qualificação

cuidadosa quanto à massa específica. A massa específica do concreto no estado fresco pode

ser facilmente determinada como será demonstrado posteriormente. Porém, após secagem ao

30

ar em condições ambientes, o concreto perde umidade até uma situação de quase equilíbrio,

então este apresenta uma massa específica do concreto seco ao ar. Caso este seja submetido à

secagem a uma temperatura de 105 ºC irá apresentar a massa específica do concreto seco em

estufa. Se comparados aos concretos convencionais, as diferenças entre essas três massas

específicas são maiores e apresentam-se mais importante para o seu comportamento, no caso

do concreto leve.

A massa específica do concreto no estado fresco é inferior ao valor teórico da massa

específica do concreto saturado, estando este valor entre 100 kg/m³ e 120 kg/m³. Devido à

dificuldade em se determinar o equilíbrio no caso do concreto seco ao ar, geralmente

recomenda-se adotar a massa específica do concreto no estado fresco. O valor do primeiro

pode ser obtido subtraindo a massa de água perdida pela exposição ao ar, sendo este valor

entre 100 kg/m³ e 200 kg/m³, para concreto somente com agregados leves, e 50,0 kg/m³ a

150,0 kg/m³ para concreto com agregado miúdo normal. A massa específica de equilíbrio, que

interessa no cálculo da massa específica do concreto, possui cerca de 50 kg/m³ a mais do que

se comparado com o concreto seco em estufa (NEVILLE, 1997).

2.5.3 Segregação e exsudação

Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008), a vibração excessiva, os altos valores de índice de

consistência e a baixa coesão são, normalmente, os fatores responsáveis pelo surgimento da

segregação e da exsudação nos concretos leves, afetando, desfavoravelmente, a manipulação

do material, podendo em alguns casos alterar o desempenho de algumas propriedades no

estado endurecido.

A segregação e a exsudação dos concretos leves podem ser evitados ou minimizados

tomando-se alguns cuidados no processo de dosagem, como granulometria adequada dos

agregados, substituição total ou parcial do agregado miúdo por areia natural e utilização de

adições minerais.

31

2.2.2 Resistência mecânica

Segundo Neville (1997), para uma mesma resistência mecânica, o teor de cimento em

concretos leves é superior quando comparado ao concreto convencional. As partículas de

agregado graúdo podem ser um fator limitador da resistência, porém não existe uma relação

definida entre a resistência do agregado com a do concreto. Essa influência pode ser

controlada limitando a dimensão máxima do agregado.

A resistência à compressão e a massa específica são as propriedades mais utilizadas na

caracterização dos concretos leves estruturais e estão diretamente relacionadas com o tipo e a

granulometria do agregado leve utilizado. A granulometria dos agregados tem mais influência

na massa específica e na resistência mecânica dos concretos leves do que nos concretos

tradicionais, uma vez que o valor da massa específica dos agregados leves, como é o caso da

argila expandida, é inversamente proporcional à sua dimensão.

Rossignolo (2003) afirma que, a resistência à compressão e a massa específica são as

propriedades mais utilizadas na caracterização dos concretos leves, estando diretamente

relacionadas com o tipo e a granulometria do agregado leve utilizado. A granulometria tem

mais influência na massa específica e na resistência mecânica nos concretos leves do que nos

concretos convencionais, isso porque a massa específica, no caso das argilas expandidas, é

inversamente proporcional à dimensão.

Nos concretos leves, utiliza-se, mais eficientemente, a resistência mecânica potencial da

matriz de cimento do que nos concretos tradicionais, em função da similaridade entre os

valores dos módulos de deformação do agregado e da matriz e da excelente qualidade da zona

de transição agregado-matriz. Com isso, os concretos leves, normalmente, não rompem

devido à diferença entre as deformações dos agregados e da matriz de cimento, mas, sim,

devido ao colapso da argamassa, que, normalmente, ocorre na região ao redor do agregado.

No colapso dos concretos leves, a linha de fratura atravessa os agregados, como ocorre nos

concretos de alta resistência com massa específica normal, diferentemente do que ocorre nos

concretos tradicionais, em que a ruptura do material ocorre pelo colapso da argamassa e a

separação entre as fases, resultando uma linha de fratura ao redor do agregado

(ZHANG,GJORV, 1991).

32

Segundo Aiticin (2000), existe um limite máximo para o teor de cimento que pode ser

utilizado para aumentar o valor da resistência à compressão do concreto leve. Quando se

atinge esse limite, o agregado leve mostra-se como o material determinante na resistência à

compressão do concreto e o aumento da resistência à compressão da pasta de cimento já não

contribui para o aumento da resistência à compressão do concreto.

Segundo Rossignolo (2003), na análise das propriedades dos concretos leves, tem-se de levar

em consideração que os agregados possuem resistência mecânica relativamente baixa, sendo

assim, a resistência mecânica da matriz de cimento possui grande importância na resistência

do concreto.

Os concretos leves apresentam estabilização dos valores finais de resistência à compressão, se

comprado com os concretos convencionais. Geralmente, aos 7 dias, os concretos leves já

alcançam mais de 80% da resistência à compressão aos 28 dias, e após esse período não há

ganhos significativos de resistência. (ROSSIGNOLO, 2003).

Segundo diversos estudos apresentados no relatório do Eurolightcom (1998), após os 28 dias

de idade, os concretos leves apresentam baixa elevação dos valores de resistência à

compressão, comparativamente aos concertos tradicionais. Esse efeito pode ser atribuído à

baixa resistência mecânica dos agregados leves, principal limitante da resistência mecânica

dos concreto leves.

Metha e Monteiro (2008) afirmam que a resistência à compressão do concreto leve deve ser

relacionada ao teor de cimento para um dado abatimento, e não para quantidade de água. Isso

ocorre devido à dificuldade em se determinar o quanto de água é absorvido pelo agregado,

não sendo possível estabelecer uma relação água/cimento precisa.

O consumo de cimento dos concretos leves de alto desempenho varia entre 400 a 600 kg/m³.

Segundo Aitcin (2000), valores acima disto pouco contribuem para o aumento da resistência à

compressão do concreto, uma vez que a resistência da matriz seria maior que a do agregado

leve. Logo, o consumo de cimento é limitado a uma quantidade que possibilite o aumento da

resistência à compressão do concreto leve.

33

Segundo Newman & Choo (2003), assim como ocorre no concreto convencional, uma vasta

gama de agregados produz uma gama correspondente de resistências. Ao comparar concreto

leve com concreto convencional, é importante considerar os tipos de materiais constituintes

em ambos os casos. Os fatores que afetam a resistência são:

Resistência e rigidez das partículas agregadas: onde as partículas mais fracas exigem maior

teor de cimento. A resistência do concreto depende do tipo de agregado, ligação partícula-

matriz e semelhança entre partículas.

Relação água /cimento: este tem o mesmo efeito sobre a resistência como para o concreto

convencional. No entanto, a redução da relação a/c devido à absorção de água pelos

agregados leves é difícil de prever e, portanto, a determinação da relação a/c para as misturas

não é possível uma vez que é difícil de medir e verificar. Com isso, a mistura requer maior

teor de água total.

Teor de cimento: para uma dada trabalhabilidade, a resistência mecânica é aumentada com o

acréscimo no teor de cimento, dependendo do tipo de agregados utilizados. Embora o

aumento da resistência para um aumento constante do teor de cimento dependa do tipo de

agregado utilizado, para um agregado leve com acréscimo do teor de cimento de 10% superior

dará um aumento da resistência mecânica de aproximadamente 5% .

Idade de ruptura: relações de resistência x idade de ruptura são semelhantes aos de concreto

convencional. Quanto à hidratação, para o concreto leve é melhor do que para o concreto

convencional, isso ocorre devido à reserva de água disponível no total dos poros dos

agregados leves que é denominado “cura interna”. Assim o concreto com agregado leve é

mais tolerante a cura inadequado do que o concreto convencional.

Densidade: a densidade do concreto é afetada principalmente pela densidade de partículas

agregadas que está relacionado à porosidade das partículas e, portanto, força de partículas.

Assim, os agregados de diferentes densidades irão resultar em diferentes resistências do

concreto, bem como as densidades.

34

2.6 DOSAGEM DE CONCRETO LEVE ESTRUTURAL

2.6.3 Mistura

Alguns cuidados devem ser tomados no momento da mistura dos materiais na produção dos

concretos leves, para evitar que a absorção de água dos agregados leves prejudique algumas

propriedades dos concretos, principalmente, no estado fresco (HOLM e BREMNER, 2000).

Se o concreto for produzido com agregados leves com baixa absorção de água, valores abaixo

de 10%, em massa, após 24 horas de imersão, na maioria das vezes, pode-se adotar o método

de mistura utilizado para os concretos tradicionais e utilizar os agregados nas condições

ambientais de umidade, isto é, sem saturação prévia.

Alguns tipos de agregados leves, mesmo com valores de absorção de água abaixo de 10%

após 24 horas de imersão, apresentam alta absorção de água, nos primeiros minutos, seguido

de estabilização. Nesses casos, deve-se adicionar os materiais sólidos e a água juntos no

misturador e, em seguida, os agregados leves (HOLM, BREMNER, 2000).

Por outro lado, se o agregado leve utilizado apresenta altos valores de absorção de água após

24 horas de imersão, acima de 10%, em massa, recomenda-se realizar a pré-saturação destes

agregados. Caso este procedimento não seja realizado, haverá dificuldade em manter a

trabalhabilidade adequada do material durante o lançamento (ZHANG, GJORV, 1991;

HOLM, BREMNER, 2000).

Dosagens otimizadas de concretos leves podem ser obtidas com a utilização conjunta de

agregado graúdo leve e agregado miúdo tradicional. O ajuste granulométrico desses dois

tipos de agregados possibilita o aumento da coesão, a redução da segregação e o aumento da

resistência à compressão do concreto, em relação aos concretos com agregado miúdo leve.

Em contrapartida, a utilização de agregados miúdos tradicionais eleva a massa específica do

concreto, em comparação ao agregado miúdo leve (ROSSIGNOLO, AGNESINI, 1998).

Segundo Metha e Monteiro (2008), o método do volume absoluto utilizado na dosagem de

concreto normal, não é indicado para a dosagem do concreto leve. Isso porque é difícil de

35

determinar a quantidade de água que será absorvida pelo agregado. Além disso, alguns

agregados continuam a absorver água durante várias semanas.

Como citado anteriormente, devido ao problema de segregação, se torna necessário impor

limite máximo para o abatimento, além de incorporar ar, entre 5% e 7%, a fim de reduzir a

relação a/c mantendo o abatimento desejado e reduzindo a tendência de segregação e

exsudação (METHA, MONTEIRO, 2008).

Sendo assim, resistência à compressão do concreto leve está geralmente relacionada com o

teor de cimento e não com a relação água/cimento, como normalmente ocorre com o concreto

convencional. Com isso, torna-se necessário a utilização de incorporadores de ar, tanto para

reduzir o consumo de água quanto para reduzir a exsudação e segregação, mantendo o mesmo

abatimento.

A dependência entre a resistência à compressão e a relação água/cimento se aplicam, do

mesmo modo, aos concretos leves e concretos convencionais, podendo seguir o procedimento

normal de dosagem de concretos leves. Porém, devido à dificuldade em se obter a quantidade

total de água absorvida pelo agregado, torna-se mais difícil usar a relação água/cimento para

dosagem do concreto. Sendo assim, é indicado a dosagem a partir do teor de cimento

(NEVILLE, 1997).

Segundo Rossignolo (2005), pode se utilizar os mesmos métodos de dosagem dos concretos

convencionais aos concretos leves. Porém, alguns fatores devem ser levados em consideração,

como:

a) A necessidade de projetar um concreto leve com massa específica particular;

b) A absorção de água pelo agregado leve;

c) A variabilidade da massa específica do agregado devido a sua dimensão;

d) A influência das características do agregado leve nas propriedades do concreto;

Sendo assim, na falta de recomendações apropriadas ou experiência, pode ser usada a Pratica

Recomendada do ACI como é indicado por Neville (1997). Denominado método volumétrico,

36

pode ser utilizado tanto para concretos somente com agregados leves quanto para concretos

leves com agregado miúdo normal. Como o próprio nome indica, a dosagem é obtida

limitando-se a proporção de volume de agregado em relação ao do concreto. Geralmente, esta

relação está entre 1,05 e 1,25 para o volume total de agregados no estado solto, sendo que

entre 40% e 60% é representado pelo volume do agregado miúdo leve.

Ainda segundo Neville (1997), quando o tamanho máximo do agregado for 20 mm, é

conveniente fazer a dosagem experimental utilizando proporções iguais de agregado miúdo e

graúdo, porém mantendo o teor de cimento correspondente à resistência desejada.

2.6.4 Transporte, Lançamento e adensamento

No transporte dos concretos leves, deve-se considerar sua tendência à segregação, em função

dos baixos valores da massa específica dos agregados. Este fenômeno pode ser evitado ou

reduzido, com a dosagem de concretos com coesão e consistência adequados, controlando-se

a relação água/cimento e o teor dos agregados miúdos e com a utilização de adições minerais,

como a sílica ativa.

Para o bombeamento do concreto leve, a umidade e a granulometria dos agregados leves

assumem grande importância. O pré-umidecimento do agregado leve mostra-se importante

para prevenir a perda brusca de trabalhabilidade no estado fresco, que pode provocar o

entupimento dos dutos durante o lançamento. Recomenda-se, ainda, que o agregado miúdo

tenha altos teores de partículas com diâmetro inferior a 0,3 mm (EUROLIGHTCON, 2000).

Normalmente, podem-se adotar, para os concretos leves, as técnicas usuais de adensamento,

entretanto esses concretos exigem uma energia maior de vibração do que os concretos

tradicionais. No caso específico dos vibradores de imersão, o raio de ação destes é adotado

como a metade dos utilizados nos concretos tradicionais. Como a energia de vibração

utilizada nos concretos leves deve ser maior do que a utilizada para os concretos tradicionais,

os concretos leves devem apresentar coesão adequada para evitar a segregação (HOLM e

BREMNER, 2000).

37

O correto adensamento dos concretos leves mostra-se importante também para evitar a

formação de vazios ao redor do agregado leve, provocado pelo acúmulo de pequenas bolhas

de ar expulsas do agregado durante o processo de absorção de água.

2.6.5 Cura

Segundo Holm e Bremner (1994), pode-se adotar o mesmo processo de cura dos concretos

convencionais para os concretos com agregados leves, tomando-se cuidados especiais com a

temperatura do concreto.

O calor liberado durante o processo de hidratação do cimento acarreta uma elevação maior na

temperatura dos concretos leves do que nos concretos convencionais, em função da baixa

condutibilidade térmica dos agregados leves. Para evitar a formação de fissuras térmicas, em

ambientes com baixas temperaturas, recomenda-se protelar a retiradas das formas, ou cobrir o

concreto com mantas isolantes. Quando for utilizado o processo de cura térmica, deve-se

adotar um período maior de cura ou uma velocidade de elevação de temperatura menor

(EUROLIGHTCON, 1998).

Por outro lado, o agregado leve beneficia o processo de hidratação do cimento, pois, durante o

processo de mistura dos materiais, retém uma parcela de água que será transferida para a

matriz de cimento ao longo do período de hidratação, garantindo assim a presença de parte da

água necessária para as reações químicas desse processo, independentemente do rigor das

condições ambientais externas. Esse fenômeno, denominado “cura interna”, segundo Al-

Khaiat e Haque (1998), torna os concretos leves menos sensíveis às variações do processo de

cura nas idades iniciais.

38

2.7 AGREGADOS PARA CONCRETO LEVE

A aplicação de agregados leves é a principal e mais utilizada forma de obtenção de concretos

estruturais leves. Em comum, todos os agregados leves têm como característica principal a

estrutura porosa que resulta em uma baixa massa específica. No entanto, conforme a sua

origem, apresentam características inerentes que podem afetar em maior ou menor escala as

propriedades do concreto.

Segundo Rossignolo (2003), as principais propriedades do concreto influenciadas pelo

agregado leve são a massa específica, a trabalhabilidade, a resistência mecânica, o módulo de

elasticidade, as propriedades térmicas, a retração, a fluência e espessura da zona de transição

entre o agregado e a matriz.

O American Concrete Institute, através da ACI 213R-87 (ACI, 1995) estabelece intervalos

típicos de valores de massa específica de concretos com agregados leves, conforme mostra a

Figura 1.

Figura 1 Intervalos típicos de valores de massa específica de concretos com agregados leves em kg/m³. FONTE: Neville, 1997

Os agregados leves são classificados em naturais e artificiais sendo, os primeiros, encontrados

ao natural, obtidos através da extração direta em jazidas e do beneficiamento de rochas ígneas

vulcânicas e, os últimos, produtos ou resíduos de processos industriais. Esse tipo de agregado

39

leve tem pouca aplicação em concretos estruturais em função da grande variabilidade de suas

propriedades e da localização das jazidas.

Os principais agregados leves enquadrados nessa categoria são de origem vulcânica, como a

pumicita (pedra pomes), os tufos e as cinzas vulcânicas. Na categoria de agregados leves

artificiais, encontram-se os agregados obtidos por processos industriais e alguns resíduos

industriais como a argila expandida, por exemplo.

Esses agregados são, muitas vezes, conhecidos por uma grande variedade de nomes

comerciais, mas são melhores classificados segundo a matéria-prima e o processo de

fabricação que causa a expansão e, portanto, redução da massa específica aparente

(NEVILLE, 1997).

Os agregados leves podem ser produzidos a partir do tratamento térmico de matérias primas

naturais como argila, folhelo, vermiculita e ardósia ou de subprodutos industriais como a

cinza volante e a escória de alto forno. Segundo Neville (1997) somente os agregados obtidos

por expansão de argila, xisto ou ardósia podem ser usados em concretos estruturais.

A expansão das matérias-primas naturais pode ser obtida, basicamente, através de dois

processos industriais: sinterização ou forno rotativo.

A sinterização consiste num processo onde a matéria-prima é misturada com uma quantidade

adequada de combustível, normalmente carvão moído ou coque. Esse material é submetido a

altas temperaturas, sofrendo expansão em função do acúmulo de gases (GOMES NETO,

1998).

O processo de forno rotativo aproveita as características que determinados materiais têm de se

expandirem quando submetidos a temperaturas entre 1000 e 1350ºC, em decorrência da

formação de gases aprisionados pela “capa” vítrea da película (SANTOS, 1986).

Os agregados leves obtidos pelo processo de forno rotativo apresentam granulometria variada,

formato arredondado regular e estrutura interna formada por uma massa esponjosa, envolto

por uma camada com baixa permeabilidade, que diminui significativamente a absorção de

água. Já os agregados produzidos pelo processo de sinterização apresentam altos valores de

40

absorção de água e formato irregular, necessitando de britagem para atender todas as

graduações granulométricas (ROSSIGNOLO E AGNESINI, 2005).

Independente do processo industrial, os agregados leves, devido a sua porosidade, absorvem

água e, em conseqüência disso, afetam significativamente outras propriedades dos concretos e

o processo de hidratação do cimento.

A absorção de água pelo agregado é influenciada por fatores como a porosidade total, a

conectividade entre os poros, as características da superfície do agregado, a umidade do

agregado antes da mistura, o uso de aditivos, a temperatura e a pressão do bombeamento, no

caso de concretos bombeáveis (ROSSIGNOLO E AGNESINI, 2005).

Assim sendo, em dosagens de concretos leves, a relação entre a resistência e o fator

água/cimento não pode ser efetivamente usada, por causa da dificuldade em se determinar

quanto da água de amassamento será absorvida pelo agregado. A dificuldade é causada não só

pela grande quantidade de absorção de água pelo agregado poroso, como também pelo fato de

que alguns agregados continuam a absorver água durante várias semanas (METHA,

MONTEIRO, 2008).

2.7.1 Argila expandida

O agregado argila expandida pode ser produzido pelo tratamento térmico da matéria-prima,

triturada e classificada granulometricamente, ou moída e pelotizada, feito, geralmente, em

forno rotativo a gás ou óleo diesel, similar aos usados na fabricação de cimento Portland.

Pode, também, ser obtido por sinterização contínua. Nesse caso, o material umedecido é

transportado numa esteira, sob queimadores de modo que o calor atinge gradualmente toda a

espessura da camada (MORAVIA, 2006).

É importante ressaltar que nem todos os tipos de argila adequam -se a esses processos

produtivos. É necessário que haja um teor de fundentes adequado para formar uma fase vítrea

capaz de evitar que os gases escapem, promovendo o inchamento das partículas de argila.

Segundo o autor, alguns limites mínimos devem existir nos teores de sílica (SiO2), alumina

41

(Al2O3) e de constituintes que agem como fundentes (CaO, MgO, FeO, Fe2O3, Na2O, K2O),

abaixo dos quais a massa argilosa não fundirá à baixa temperatura ou não conseguirá uma

fusão viscosa suficiente para reter os gases (SOBRAL, 1987).

A produção de argila expandida no Brasil ainda é muito restrita, sendo sua produção voltada,

principalmente, para atender a indústria têxtil, em específico, a estonagem de “jeans”, a

jardinagem e o paisagismo. Com o avanço da tecnologia de concretos e dos estudos e

pesquisas em diversas universidades, no entanto, a demanda do material no mercado da

construção civil vem aumentando consideravelmente nos últimos anos.

A forma e a textura superficial deste agregado influenciam nas propriedades do concreto,

principalmente na resistência, pois estas estão relacionadas com a quantidade de água

necessária para obtenção da trabalhabilidade desejada. Isso devido à dificuldade em se

determinar quanto da água será absorvida pelo agregado. Fato este que, ocorre não só pela

grande de absorção de água pelo agregado como também pelo fato de que alguns agregados

continuam a absorver água durante várias semanas (METHA, MONTEIRO, 2008).

A argila expandida é um agregado leve que se apresenta em forma de bolinhas de cerâmica

leves e arredondadas, com uma estrutura interna formada por uma espuma cerâmica com

microporos e com uma casca rígida e resistente. Suas principais características são: leveza,

resistência, inerte quimicamente, estabilidade dimensional, incombustibilidade, além de

excelentes propriedades de isolamento térmico e acústico (CINEXPAN S.A.).

A argila expandida utilizada neste trabalho é produzida pela fábrica Cinexpan na cidade de

Várzea Paulista, a 50 km de São Paulo. Sua matéria prima é retirada do Recôncavo Baiano e

processada em fornos rotativos resultando em argila expandida que podem ser utilizadas em

diversos segmentos, tais como agregado graúdo ou miúdo para concretos estruturais.

A argila expandida 2215, equivale à brita comercialmente denominada 1 e apresenta

dimensões entre 15 e 22 mm, enquanto a argila expandida 1506, com dimensões entre 6 e 15

mm, equivale à brita 0. A argila expandida 0500, com dimensões entre 0 e 5 mm, pode ser

utilizada como agregado miúdo em substituição à areia grossa. A Tabela 3 apresenta a

densidade aparente de cada tipo de argila expandida utilizada neste trabalho, assim como a

equivalência em relação aos agregados convencionais.

42

Tabela 1 Equivalência e Densidade Aparente da Argila Expandida TIPO EQUIVALÊNCIA DENSIDADE APARENTE kg/m³

2215 BRITA 1 500 ± 10%

1506 BRITA 0 600 ± 10%

0500 AREIA GROSSA 850 ± 10%

FONTE: CINEXPAN S.A.

As Figuras 2,3 e 4 ilustram, respectivamente, as argilas expandidas 2215,1506 e 0500.

Figura 2 Argila expandida 2215

Figura 3 Argila expandida1506

43

Figura 4 Argila expandida 0500

2.8 CIMENTO PORTLAND

A ASTM C 150 define o cimento Portland como um aglomerante hidráulico produzido pala

moagem do clínquer, que consiste essencialmente de silicatos de cálcio hidráulicos,

usualmente com uma ou mais formas de sulfato de cálcio como um produto de adição. O

clínquer possui um diâmetro médio entre 5 a 25 mm.

O cimento Portland é obtido pela pulverização do clinker portland, resultante da calcinação

até fusão incipiente (20 a 30% de fase líquida) de uma mistura dosada de materiais calcários e

argilosos sem adição posteriores de outras substâncias a não ser gipsita (sulfato de cálcio). A

adição de gipsita, feita após a clinquerização (4% em média), tem a finalidade de regular o

tempo de início da pega. A mistura para a fabricação deste clinker tem uma composição

aproximada de 76% de calcário e 24% de rochas argilosas (argilas, xistos, ardósias, escórias

de alto forno). Assim, chega-se a uma especificação média para os calcários destinados à

fabricação de cimento. Eles devem ter mais de 75% de CaCO3, menos de 3% de MgO e

menos de 0,5% de P2O5 (PETRUCCI, 1982).

44

2.8.3 Tipos de cimento portland

Com o passar do tempo as propriedades físico-químicos do cimento portland tem evoluído

constantemente, inclusiva com o emprego de aditivos que melhoram as características do

cimento. Hoje o cimento portland é normalizado e existem onze tipos no mercado, dentre os

quais destacam-se:

Cimento Portland comum (CP-I): O CP-I, é o tipo mais básico de cimento Portland,

indicado para o uso em construções que não requeiram condições especiais e não apresentem

ambientes desfavoráveis como exposição à águas subterrâneas, esgotos, água do mar ou

qualquer outro meio com presença de sulfatos. A única adição presente no CP-I é o gesso

(cerca de 3%, que também está presente nos demais tipos de cimento Portland). O gesso atua

como um retardador de pega, evitando a reação imediata da hidratação do cimento. A norma

brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 5732.

Cimento portland comum com adição (CP I-S): O CP I-S, tem a mesma composição do CP

I (clínquer+gesso), porém com adição reduzida de material pozolânico (de 1 a 5% em massa).

Este tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. A norma


Cimento portland composto com escória (CP II-E): Os cimentos CP II são ditos compostos

pois apresentam, além da sua composição básica (clínquer+gesso), a adição de outro material.

O CP II-E, contém adição de escória granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade

de baixo calor de hidratação. O CP II-E é composto de 94% à 56% de clínquer+gesso e 6% à

34% de escória, podendo ou não ter adição de material carbonático no limite máximo de 10%

em massa. O CP II-E, é recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de

calor moderadamente lento. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR

11578.

Cimento portland composto com pozolana (CP II-Z): O CP II-Z contém adição de material

pozolânico que varia de 6% à 14% em massa, o que confere ao cimento menor

permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água,

inclusive marítimas. O cimento CP II-Z, também pode conter adição de material carbonático

45

(fíler) no limite máximo de 10% em massa. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento

é a NBR 11578.

Cimento portland composto com pozolana (CP II-F): O CP II-E é composto de 90% à 94%

de clínquer+gesso com adição de 6% a 10% de material carbonático (fíler) em massa. Este

tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até argamassas de

assentamento e revestimento porém não é indicado para aplicação em meios muito agressivos.

A norma brasileira que trata deste tipo de cimento é a NBR 11578.

Cimento portland de alto-forno (CP III): O cimento portland de alto-forno contém adição

de escória no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor

de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras

de grande porte e agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes

agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes

industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas,

pistas de aeroportos, etc.) como também para aplicação geral em argamassas de assentamento

e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira

que trata deste tipo de cimento é a NBR 5735.

Cimento portland Pozolânico (CP IV): O cimento portland Pozolânico contém adição de

pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao

cimento uma alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto

confeccionado com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao

concreto de cimento Portland comum à longo prazo. É especialmente indicado em obras

expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. A norma brasileira que trata deste

tipo de cimento é a NBR 5736.

Cimento portland de alta resistência inicial (CP V-ARI): O CP V-ARI assim como o CP-I

não contém adições (porém pode conter até 5% em massa de material carbonático). O que o

diferencia deste último é processo de dosagem e produção do clínquer. O CP V-ARI é

produzido com um clínquer de dosagem diferenciada de calcário e argila se comparado aos

demais tipos de cimento e com moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a este

tipo de cimento uma alta resistência inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo

atingir 26 MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia de idade. É recomendado o seu

46

uso, em obras onde seja necessário a desforma rápida de peças de concreto armado. A norma


A Tabela 4 demonstra a composição dos cimentos explicitados anteriormente.

Tabela 4 Composição dos cimentos Portland

Cimento Portland (ABNT)

Tipo Clínquer + Gesso (%)

Escória siderúrgica (%)

Material pozolânico (%)

Calcário (%)

CP I Comum 100 - - - CP I - S Comum 95-99 1-5 1-5 1-5

CP II - E Composto 56-94 6-34 - 0-10 CP II - Z Composto 76-94 - 6-14 0-10 CP II - F Composto 90-94 - - 6-10

CP III Alto-forno 25-65 35-70 - 0-5 CP IV Pozolânico 45-85 - 15-50 0-5

CP V - ARI Alta resistência inicial 95-100 - - 0-5

2.9 ADITIVOS

Aditivos são substâncias introduzidas nas misturas de concretos ou argamassas a fim de

melhorar certas propriedades da mistura básica ou evitar algumas deficiências que não são

possíveis de contornar com os materiais básicos. Os aditivos são geralmente utilizados

objetivando melhorar a trabalhabilidade, retardar ou acelerar a pega e consequentemente o

endurecimento, melhorar a durabilidade, reduzir a água da mistura, melhorar a cura, melhorar

a impermeabilidade do concreto, causar expansão do concreto, entre outros (NEVILLE, 1997;

MEHTA, MONTEIRO, 2008).

O aditivo é definido como sendo a substância utilizada em porcentagem inferior a 5% da

massa do cimento, com a finalidade de modificar certas propriedades destes materiais no

estado fresco, endurecido ou na passagem de um estado a outro. Em geral os aditivos

apresentam muitos efeitos, por isso torna-se necessário classificá-los determinando sua ação

principal (PETRUCCI, 2005; COUTINHO, 2006).

47

Alguns aditivos são eficientes para se obter as propriedades desejadas, porém pode ocorrer

casos em que o seu uso não seja plenamente justificável. Para se decidir sobre o uso ou não de

determinado aditivo alguns fatores devem ser levados em consideração, como a possibilidade

de se obter o resultado desejado comum a pequena modificação da mistura básica

(COUTINHO, 2006).

Os incorporadores de ar são aditivos que, como o próprio nome indica, incorporam à massa de

concreto minúsculas bolhas de ar. Para uma mesma trabalhabilidade, permite uma redução de

até 10% na água de amassamento. O uso correto do aditivo incorporador de ar confere ao

concreto benefícios como melhoria da trabalhabilidade, redução da água de amassamento,

redução da segregação, redução da exsudação (VEDACIT, 2010).

Os incorporadores de ar são tensoativos iônicos, orgânicos ou sintéticos, caracterizados por

cadeias longas de carbono, que reduzem a tensão superficial da água, mediante a introdução

de micro bolhas de ar estáveis. Os incorporadores fluidificam e plastificam pela dispersão dos

finos, incluindo o cimento, graças à grande quantidade de bolhas de ar que se repelem devido

á carga de igual polaridade atuante. Os diâmetros variam de 100 a 300 mícrons, dependendo

da base química utilizada. Estas bolhas agem como um fluido substituindo parte da água

(NEVILLE, 1997; MEHTA, MONTEIRO, 2008).

A utilização de incorporadores de ar melhora as propriedades do concreto fresco, tornando-o

mais coeso, reduzindo a segregação e reduzindo a impermeabilidade.

48

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL

O programa experimental consiste na caracterização dos materiais, na produção do concreto e

nos ensaios de resistência à compressão axial e massa específica. Quanto à produção foram

moldados um total de 81 corpos de prova, totalizando 9 traços diferentes, sendo para cada

traço 6 CPs para ensaio de compressão axial e 3 CPs para determinação massa específica.

3.2 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

3.2.3 Cimento

O cimento utilizado foi o tipo CP-II Z 32, da marca Nassau, cujas características fornecidas

pelo fabricante encontram-se na Tabela 5.

Tabela 5 Características do Cimento CP-II Z 32 Características e Propriedades Unidade Valores

Finura % 1,50

Tempo de Início de Pega h 2:30

Tempo de Fim de Pega h 3:40

Massa Específica kg/dm³ 2,93

FONTE: Cimento Nassau, 2010.

49

3.1.2 Agregados

3.1.2.1 Areia média

O agregado miúdo utilizado na substituição parcial do agregado miúdo leve foi à areia média

proveniente do rio Jacuípe. Esse agregado foi caracterizado de acordo com as normas técnicas

vigentes. Os resultados de caracterização da areia empregada no estudo estão ilustrados na

Tabela 6.

Tabela 6 Caracterização física da areia média Ensaios Resultados

Composição granulométrica % RI % RA

Abertura da peneira (mm)

4,75 0 0

2,30 3 3

1,15 9 12

0,60 26 38

0,30 43 81

0,15 16 98

Fundo 2 100

Dimensão máxima característica (mm) 2,30

Massa unitária 1,43 kg/dm³

Absorção de água 0,8%

A Tabela 6 apresenta o ensaio granulométrico com os valores retidos em cada peneira e o

valor retido acumulado, além de demonstrar a dimensão máxima característica (2,30 mm),

massa unitária (1,43 kg/dm³) e a absorção de água da areia lavada (0,76)

A Figura 5 apresenta granulometria da areia lavada e as zonas utilizavéis para agregados

miúdos segundo a NBR 7211.

50

Figura 5 Granulometria da areia lavada e as zonas utilizavéis segundo NBR 7211.

A Figura 5 demonsta uma que a areia utilizada neste trabalho apresntou um gráfico entre o

limite utilizável inferior e utilizável superior sugeridos pela NBR 7211.

3.1.1.2 Agregado miúdo leve

O agregado miúdo leve utilizado foi a argila expandida do tipo 0500, produzida pela empresa

CINEXPAN lotada no estado de São Paulo. Sua caracterização física foi fornecida pelo

fabricante, sendo determinado em laboratório apenas sua composição granulométrica,

segundo a NBR 7217/1987. A Tabela 7 apresenta o ensaio granulométrico com os valores

retidos em cada peneira e o valor retido acumulado, além de demonstrar a dimensão máxima

característica, massa unitária e a absorção de água do agregado miúdo leve. Os valores do

retido acumulado são apresentados na Figura 6, onde pode ser observado as zonas utilizáveis

segundo a NBR 7211.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

1,00 10,00

Ret

ida

Acu

mul

ada

(%)

Peneira (mm)

Areia Lavada Utilizável Inferior Ótimo Inferior

Ótimo Superior Utilizável Superior

0,15 0,3 0,6 1,18 2,36 4,75 6,3 9,5

51

Tabela 7 Caracterização física do agregado miúdo leve 0500 Ensaios Resultados



9,5 0 0

6,3 1 1

4,75 12 13

2,36 30 43

1,18 25 68

0,6 21 89

0,3 5 94

0,15 5 99

Fundo 1 100


Massa unitária* 0,85 kg/dm³

Absorção de água* 6% *FONTE: CINEXPAN S.A, 2010.

Figura 6 – Granulometria do agregado míudo leve e as zonas ótima e utilizável segundo NBR 7211 Observa-se pela Figura 6 que a granulometria do agregado miúdo leve não se enquadra nos

limites supostos pela NBR 7211 para agregados miúdos normais.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

1,00 10,00

Reti

da A

cum

ulad

a (%

)

Peneira (mm)

Agreado Miúdo leve Utilizável Inferior Ótima InferiorÓtima Superior Utilizável Superior

0,15 0,3 0,6 1,18 2,36 4,75 6,3 9,5

52

3.1.2.3 Agregado graúdo leve

Como agregados graúdos foram utilizados as argilas expandidas dos tipos 1506 e 2215

produzida pela empresa CINEXPAN lotada no estado de São Paulo. Sua caracterização física

foi fornecida pelo fabricante, sendo determinado em laboratório apenas sua composição

granulométrica, segundo a NBR 7217/1987.


valor retido acumulado, além de demonstrar a dimensão máxima característica (19mm),

massa unitária (0,6Kg/dm³) e a absorção de água (7%) do agregado graúdo leve 1506.

Tabela 8 Caracterização física do agregado graúdo leve 1506 Ensaios Resultados



25 0 0

19 1 1

12, 5 8 9

9,5 51 60

6,3 30 90

4,75 8 98

Fundo 2 100



Absorção de água* 7%

*Fonte: CINEXPAN S.A, 2010.


valor retido acumulado, além de demonstrar a dimensão máxima característica (25mm),

massa unitária (0,5Kg/dm³) e a absorção de água (10%) do agregado graúdo leve 2215.

53

Tabela 9 Caracterização física do agregado graúdo leve 2215 Ensaios Resultados



31,5 0 0

25 64 64

19 31 95

12, 5 5 100

9,5 0 100

6,3 0 100

4,75 0 100

Fundo 0 100

Dimensão máxima característica (mm) 25


Absorção de água* 10% *Fonte: CINEXPAN S.A, 2010.

Porém, por serem utilizados dois tipos de agregados graúdos, tipo 1506 e 2215, foi necessário

encontrar um parâmetro de proporcionalidade conforme se segue:

A escolha da composição considerada ideal baseia-se no valor obtido para a massa unitária no

estado solto. Baseado na NBR 7810/1982, foi medido a massa unitária para composições com

direferentes percentagens de agregado 2215 e 1506, e determinado a composição ideal aquela

em que não há variação significativa, ou seja, onde esta atinja o equilíbrio de massa unitária.

Sendo assim, o teor ótimo, de agregado leve 1506 em relação ao 2215, determinado foi de

30% como pode ser observado na Tabela 10.

Tabela 10 Determinação da composição da mistura entre agregado graúdo 1506 e 2215

Proporções (%) Volume Recipiente(dm³)

Quantidade (Kg)

2215 + 1506

Massa Unitária

(Kg/dm³) 2215 1506

100 0 20 11,54 0,577 90 10 20 12,15 0,608 80 20 20 12,22 0,611 70 30 20 12,24 0,612 60 40 20 12,24 0,612

54

.As propriedades da composição (70% agregado 2215 e 30% agregado 1506) podem ser

observadas na Tabela 11. Foram determinadas a composição granulométrica, massa unitária e

absorção de água.

Tabela 11 Caracterização física da composição dos agregados graúdos. Ensaios Resultados



31,5 0 0

25 39 39

19 23 62

12, 5 12 74

9,5 11 85

6,3 12 97

4,75 2 99

Fundo 1 100

Dimensão máxima característica (mm) 25

Massa unitária 0,61 kg/dm³

Absorção de água 8,5%* *Valor obtido através de média ponderada

A dimensão máxima característica foi 25mm e massa unitária 0,61kg/dm³. A absorção de

água (8,5%) foi determinada por média ponderada através dos valores fornecidos pelo

fabricande CINEXPAN para os agregados 2215 e 1506.

A Figura 7 apresenta a curva granulométrica dos dois tipos de agregados (1506 e 2215), e

também do agregado graúdo misturado.

55

Figura 7 Curva granulométrica dos agregados graúdos 2215, 1506 e composição 2215+1506

A Figura 8 representa a composição granulométrica da mistura entre o agregado 2215 e 1506,

Figura 8 Distribuição granulométrica do agregado graúdo misturado e zonas granulométricas 9,5/25 (mm) e 19/31,5 (mm) NBR 7211.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

1,00 10,00

Reti

da A

cum

ulad

a (%

)

Peneira (mm)

Agregado 2215 Agregado 2215 Agregado 2215+1506

4,75 6,3 9,5 12,5 19 25 31,5

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

1 10

Reti

da A

cum

ulad

a (%

)

Peneira (mm)

Agregado 2215+1506 Zona Granulométrica 19/31,5 (mm)Zona granulométrica 9,5/25 (mm)

4,75 6,3 9,5 12,5 19 25 31,5

56

Nota-se, na Figura 8, uma variação da curva do agregado graúdo misturado entre a zona

granulométrica 9,5/25 e 19/31,5 (mm) NBR 7211 (2005).

3.1.3 Incorporador de ar

Foi utilizado o incorporador Cemix-air, da marca VEDACIT e suas características de acordo

com o fornecedor, estão apresentadas na Tabela 12.

Tabela 2 Características do Incorporador de ar Características Básicas Unidade Dados Técnicos

Base Química - Alquil-aril-sulfonado

Cor - Amarelo Claro

Densidade g/cm³ 1,02 FONTE: VEDACIT, 2010.

3.2 MÉTODOS

3.2.1 Determinação dos traços

A dosagem utilizada neste trabalho seguiu o método indicado no item 2.6.3, que é o método

preferencial do ACI 211..2-91 denominado método volumétrico. Foram fixados a relação a/c

suficientes para trabalhabilidade necessária, bem como a proporção entre agregados leves

graúdos e miúdos, areia lavada e entre o volume de agregado com o volume de concreto.

Os valores iniciais de volume de agregados foram determinados escolhendo o valor médio de

cada intervalo indicado no item 2.7.3, ou seja, o volume total de agregados foi de 1,10 do

volume de concreto e a proporção entre agregados miúdos e graúdos foi de 53%. A relação

a/c inicial de 0,60 foi determinada levando-se em consideração o valor utilizado no trabalho

57

do Lima (2010), afim de manter o comparativo com o traço de concreto confeccionado apenas

com agregados leves. Além disso, foi utilizado consumo de cimento de 330,370 e 410 kg/m³,

e o teor de aditivo de 0,08% da massa de cimento. A proporção tomada para o agregado

miúdo leve e a areia lavada foram de 25, 50 e 75%.

Escolhidas às proporções, foi determinado o consumo inicial para cada material, em massa,

tendo como base o volume de concreto para 11 CP’s (≈17,29 litros). Para determinar a

quantidade em massa dos agregados, foi utilizado à densidade aparente como recomendado

por Neville (1997).

Foram confeccionados 9 traços distintos, variando o teor de cimento e a percentagem de areia

lavada que substitui o agregado miúdo leve 0500. A Tabela 13 demonstra a distribuição dos

traços quanto ao teor de cimento utilizado e apercentagem de areia substituindo o agregado

miúdo leve.

Tabela 13 Caracterização dos traços

Traços Teor de cimento(kg/m³) % areia como agregado miúdo

1 330 25

2 330 50

3 330 75

4 370 25

5 370 50

6 370 75

7 410 25

8 410 50

9 410 75

3.2.1.1 Cálculo da quantidade de aditivo

A quantidade de aditivo foi determinada de acordo com as recomendações do fabricante. No

caso do Cemix-air, a dosagem recomendada compreendia entre os valores 0,04% e 0,12% da

58

massa de cimento utilizada no traço. Foi utilizado o valor médio, 0,08% da massa de cimento.

Para o cálculo do valor em volume do incorporador de ar, foi considerado o valor da

densidade mostrada na tabela 15, que corresponde a 1,02 g/cm³. Multiplicando este valor pela

massa calculada em cada traço, obtém-se a quantidade em mililitro (ml) do incorporador.

3.2.2 Produção do concreto

3.2.2.1 Quantidade dos materiais

A produção do concreto tem inicio na pesagem do material. Após a determinação do traço,

procurou utilizar uma quantidade de material suficiente para o preenchimento do tronco de

cone para a determinação do abatimento, e posteriormente a moldagem de 9 corpos de prova

por traço, sendo 3 para determinação da massa específica e 6 para realização do ensaio de

compressão axial. A quantidade em massa de cada componente utilizado para a produção do

concreto está representada na Tabela 14.

Tabela 3 Composição dos traços T1 à T9 Traços T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9

Cimento (kg) 5,71 5,71 5,71 6,4 6,4 6,4 7,09 7,09 7,09

Areia (kg) 3,48 6,96 10,44 3,48 6,96 10,44 3,48 6,96 10,44

Agregado 0500 (kg) 6,77 4,51 2,26 6,77 4,51 2,26 6,77 4,51 2,26

Agregado 1506 (kg) 1,68 1,68 1,68 1,68 1,68 1,68 1,68 1,68 1,68

Agregado 2215 (kg) 3,93 3,93 3,93 3,93 3,93 3,93 3,93 3,93 3,93

Água (kg) 3,42 3,42 3,42 3,84 3,84 3,84 4,25 4,25 4,25

Aditivo (ml) 4,48 4,48 4,48 5,02 5,02 5,02 5,56 5,56 5,56

Relação a/c 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60

A Tabela 14 demosntra a quantidade necessária de cada material para confeccionar um

volume de concreto necessário para moldagem de 11 CPs (17,29 litros).

59

3.2.2.2 Mistura dos materiais

Nesse trabalho foi utilizado o agregado seco, já que com a utilização deste o concreto leve

apresentou uma melhor resistência mecânica em relação ao uso de agregado pré-saturado

segundo Giacomin (2005). Com isso, foi necessário um maior cuidado com a alta absorção do

agregado.

Após a dosagem experimental, as etapas seguintes são compostas pela mistura, lançamento e

adensamento do concreto. A mistura dos materiais, ocorrida em equipamento de eixo

inclinado (betoneira), seguiu o seguinte roteiro:

Imprimação da betoneira com objetivo de promover uma espécie de

impermeabilização, evitando assim, a absorção de água na superfície interna da

betoneira e minimizar as diferenças de moldagem entre os traços. Foi utilizado

cimento e agregado miúdo comum, com traço 1:3 num total de 6 kg de materiais, além

de água com relação a/c 0,70.

Após a imprimação, foi adicionado parte da água, cerca de 70%.

Foi adicionado cimento, com objetivo de minimizar os efeitos da absorção de água

pelo agregado, que assim absorveria a pasta.

Nessa etapa foi onde se adicionou os agregados em ordem decrescente de tamanho, ou

seja, do maior para o menor.

Introdução de mais uma parte da água para ajudar na mistura.

E por fim, após aproximadamente 5 minutos, foi adicionado à quantidade calculada de

aditivo incorporador de ar misturado com o restante da água.

60

3.2.2.3 Ensaio de abatimento de tronco de cone

Para a realização do ensaio foi utilizado o procedimento preconizado pela NBR NM 67/1998.

O resultado do ensaio pode ser verificado na Tabela 15

Tabela 4 Resultado do Ensaio de abatimento pelo tronco de cone TRAÇO ABATIMENTO (mm)

1 100 2 90 3 70 4 110 5 105 6 80 7 120 8 110 9 90

A Figura 9 ilustra um dos resultados obtidos pelo ensaio de abatimento pelo tronco de cone.

Figura 9 Realização do ensaio de abatimento

61

3.2.2.4 Lançamento, adensamento e cura do concreto

Foram moldados 9 corpos-de-prova para cada traço, como citado anteriormente. Para a

moldagem e cura dos corpos-de-prova foram utilizados os seguintes equipamentos: moldes

cilíndricos, com diâmetro e altura de 100 e 200 mm, respectivamente; haste de adensamento

de aço, cilíndrica, com superfície lisa, de (16,0 ± 0,2) mm de diâmetro e comprimento de 600

mm, com dois extremos em forma arredondada, com diâmetro igual ao da haste.

Antes da moldagem dos corpos-de-prova, os moldes e suas bases foram convenientemente

revestidos internamente com uma fina camada de óleo mineral. A superfície de apoio dos

moldes deve ser rígida, horizontal, livre de vibrações e outras perturbações que possam

modificar a forma e as propriedades do concreto dos corpos-de-prova durante sua moldagem e

início de pega.

O adensamento do concreto foi realizado com vibrador de imersão, fazendo-a de forma

contínua e em posição vertical para que o concreto preenchesse todos os recantos da fôrma. A

duração da vibração variou de acordo com a plasticidade do concreto, evitando uma duração

prolongada que causasse segregação dos agregados.

Após a moldagem, os corpos de prova foram colocados sobre uma superfície horizontal

rígida, livre de vibrações e de qualquer outra causa que pudesse perturbar o concreto. Durante

as primeiras 24h, todos os corpos-de-prova foram armazenados em local protegido de

intempéries. Por fim, os corpos-de-prova foram desmoldados e identificados, e em seguida,

colocados em câmara úmida, à temperatura de (23 ± 2)°C e umidade relativa do ar superior a

95%, até a idade dos ensaios mecânicos.

3.2.2.5 Ensaio de compressão axial

O ensaio de compressão axial seguiu os procedimentos estabelecidos pela NBR 5739/2007.

Para o ensaio de compressão dos corpos-de-prova foi utilizada a máquina servo-hidráulica

microprocessada para ensaios HD 200T.

62

Até a idade de ruptura, 28 dias, os corpos-de-prova foram mantidos em câmara úmida à

temperatura de (23 ± 2)°C e umidade relativa do ar superior a 95%. Para a regularização da

superfície dos corpos de prova cilíndricos, foi realizado o capeamento à quente de enxofre

conforme a Figura 10.

Figura 10 Execução do capeamento

A resistência à compressão foi obtida, dividindo-se a carga da ruptura pela área da seção

transversal do corpo-de-prova, onde o resultado foi expresso com aproximação de 0,1 MPa. A

Figura 11 representa o ensaio de compressão axial.

Figura 11 Ensaio de compressão axial

63

3.2.2.6 Ensaio de determinação de massa específica

Foram determinadas as massas específicas do concreto no estado fresco e seco. Para a massa

específica no fresco o procedimento adotado foi o prescrito pela NBR 9833/87. Para tal ensaio

foram utilizados um recipiente de 15 dm³ com dimensões determinadas em norma e uma

balança eletrônica com aproximação de 0,01g. O valor da massa unitária no estado fresco foi

obtida com a fórmula:

훾 =푚 −푚

푣

Onde

mtotal= massa do conjunto (concreto + recipiente)

mtara= massa do recipiente

v= volume do recipiente

A massa específica do concreto seco foi determinada baseado às recomendações da ASTM C

567 – 94. O ensaio consiste em medir a massa específica seca ao ar, retirando os corpos de

prova da sua condição de cura no sexto dia, mergulhando-os em água a 23 ± 2 ° C por 24 h.

Após isso, é medido a massa aparente destes enquanto suspensa e totalmente submersa na

água (mSub). Feito isso este é retirado da água e deixando-o escorrer por cerca de 1 minuto. O

próximo passo é remover a água visível com um pano úmido, determinando a massa saturada

superfície seca (mSSS). Após isso, os corpos de prova são colocados para secagem ao ar livre,

fazendo-se sua pesagem a cada 24h. Este procedimento é repetido até que as amostras

apresentem variação de massa não superiores à 0,5%. Assim foi determinada a massa

específica seca em estufa (mSec).

Neste trabalho os corpos de prova foram removidos da condição de cura aos 28 dias, e a

secagem feita em estufa durante 24h com temperatura média de 500 C. Com esses dados

definidos, sendo 훾 = Massa específica seca, aplica-se a fórmula:

훾 =푚 푥 997푚 −푚 푘푔/푚³

64

4.0 ANÁLISE DE RESULTADOS

4.1 Resistência mecânica

Os resultados referentes ao ensaio de resistência à compressão axial podem ser observados a

seguir.

A Tabela 16 representa o resultados obtidos para o traço 1 (teor de cimento 330Kg/m³ e 25%

de areia como agregado miúdo). Pode-se observar o diâmetro médio, a altura e a carga de

ruptura para cada CP, assim como a resistência final obtida. Para este traço foram

desconsiderados o maior e menor valores de resistência, 14,5 MPa e 11,0 MPa

respectivamente. O valor médio para a resistência a compressão axial foi de 13,5 MPa,

verificando que o traço não atingiu os valores recomendados pela ACI 213R-87 (1997) e

NBR 6118 (2004), 17 MPa e 20 MPa, respectivamente, para ser classificado como concreto

estrutural. O coeficiente de variação foi de 0,04, demostrando uma uniformidade nos

resultados obtidos.

Tabela 5 Resistência à compressão aos 28 dias - Traço 1 Traço 1

CP Diâmetro (mm)

Altura (mm)

Carga Ruptura (tf)

Resistência (Mpa)

1 100,10 203,70 8,66 11,0* 2 100,55 203,50 10,85 13,7 3 100,40 203,50 10,99 13,9 4 98,55 201,60 10,56 13,8 5 100,00 204,10 9,87 12,6 6 100,20 203,00 11,45 14,5*

µ 13,5

σ 0,54

Cv 0,04 *valores desconsiderados para cálculo da média e desvio padrão.

65




desconsiderados o maior e menor valores de resistência, 15,0 MPa e 11,2 MPa,





resultados obtidos.

Tabela 6 Resistência à compressão aos 28 dias - Traço 2 Traço 2

CP Diâmetro (mm)

Altura (mm)

Carga Ruptura (tf)

Resistência (Mpa)

7 99,85 201,50 10,77 13,8 8 99,85 200,90 11,54 14,8 9 100,32 200,50 11,90 15,0*

10 100,90 201,10 11,04 13,8 11 100,25 202,20 8,86 11,2* 12 100,55 200,10 11,20 14,1

µ 14,1 σ 0,39








NBR 6118 (2004), 17 Mpa e 20 Mpa, respectivamente, para ser classificado como concreto


resultados obtidos.

66

Tabela 18 Resistência à compressão aos 28 dias, Traço 3

Traço 3

CP Diâmetro (mm) Altura (mm) Carga Ruptura (tf) Resistência (Mpa)

13 99,78 203,40 12,45 15,9* 14 100,20 204,40 13,10 16,6 15 100,10 201,30 14,30 18,2 16 100,00 200,50 14,74 18,8* 17 99,20 203,30 13,01 16,8 18 99,95 202,60 12,55 16,0

µ 16,9

σ 0,79










resultados obtidos.

Tabela 7 Resistência à compressão aos 28 dias, Traço 4 Traço 4


19 100,55 199,60 13,18 16,6* 20 99,35 200,80 11,17 14,4 21 99,6 201,40 10,93 14,0 22 100,20 200,40 11,15 14,2 23 100,10 200,90 12,67 16,1 24 99,95 199,90 10,58 13,5*

µ 14,7

σ 0,84


67






verificando que o traço superou o valor recomendado pelo ACI 213R-87 (1997), 17 Mpa,

porém ficou abaixo do recomendado pela NBR 6118 (2004), 20 MPa, para ser classificado

como concreto estrutural. O coeficiente de variação foi de 0,05, demostrando uma

uniformidade nos resultados obtidos.

Tabela 20 Resistência à compressão aos 28 dias, Traço 5

Traço 5


25 100,50 200,40 13,16 16,6 26 100,40 201,00 15,03 19,0 27 100,10 198,50 12,06 15,3* 28 100,25 201,40 14,11 17,9 29 99,50 198,50 14,29 18,4 30 99,85 200,10 14,99 19,2*

µ 17,9 σ 0,88

Cv 0,05

*valores desconsiderados para cálculo da média e desvio padrão.

A Tabela 21 representa o resultados obtidos para o traço 6 (teor de cimento 370Kg/m³ e

75% de areia como agregado miúdo). Pode-se observar o diâmetro médio, a altura e a

carga de ruptura para cada CP, assim como a resistência final obtida. Para este traço foram



verificando que o traço superou os valores recomendados pelo ACI 213R-87 (1997) e

NBR 6118 (2004), 17 MPa E 20 MPa, respectivamente, para ser classificado como

concreto estrutural. O coeficiente de variação foi de 0,03, demostrando uma uniformidade

nos resultados obtidos.

68



31 101,12 200,50 15,72 19,6 32 100,05 200,75 17,11 21,8* 33 99,35 200,10 15,40 19,9 34 100,37 199,90 16,70 21,1 35 100,40 200,40 12,98 16,4* 36 100,00 202,00 16,10 20,5

µ 20,3

σ 0,59






respectivamente. O valor médio para a resistência a compressão axial foi de 17,5 Mpa,

verificando que o traço superou o valor recomendado pelo ACI 213R-87 (1997), 17 MPa,

porém ficou abaixo do recomendado pela NBR 6118 (2004), 20 MPa, para ser classificado

como concreto estrutural. O coeficiente de variação foi de 0,07, demostrando uma




37 100,10 200,25 14,26 18,1 38 100,20 202,00 15,02 19,1 39 100,40 202,00 16,08 20,3* 40 100,70 202,40 11,38 14,3* 41 100,35 202,90 12,80 16,2 42 99,875 199,70 12,88 16,5

µ 17,5 σ 1,19


69






verificando que o traço superou o valor recomendado pelo ACI 213R-87 (1997), 17 MPa,

porém não atingiu o valor recomendado pela NBR 6118 (2004), 20 MPa, para ser

classificado como concreto estrutural. O coeficiente de variação foi de 0,04, demostrando uma




43 100,40 202,00 15,18 19,2 44 99,75 199,90 13,56 17,4 45 100,00 201,70 12,43 15,8* 46 101,15 202,80 14,67 18,3 47 100,20 198,60 15,52 19,7* 48 99,95 201,10 14,99 19,1

µ 18,5

σ 0,74







verificando que o traço superou os valores recomendados pelo ACI 213R-87 (1997) e NBR

6118 (2004), 17 MPa e 20 MPa, respectivamente, para ser classificado como concreto


resultados obtidos.

70



49 100,42 202,00 15,84 20,0 50 99,95 199,10 15,79 20,1 51 100,75 200,80 17,68 22,2* 52 99,55 201,00 16,70 21,5 53 100,50 201,40 17,21 21,7 54 99,75 199,70 13,50 17,3*

µ 20,8

σ 0,76


Foi verificado que os traços 01, 02, 03 e 04 não atingiram os valores recomendados pelo ACI

213R-87 (1997) para ser classificado como concreto estrutural, ou seja, atingiram valores

inferiores a 17 MPa. Também foi verificado que apenas os traços 06 e 09 tiveram resistências

superiores a 20 MPa, conforme recomenda a NBR 6118 (2004).

A Tabela 25 demosntra o resultado do ensaio de compressão axial em função da variação do

teor de cimento e da percentagem entre agregado miúdo leve e areia lavada. Nesta tabela

também é verificado os valores obtidos por Lima (2010) para um traço contendo apenas

agregados leves.

Tabela 25 Resistência dos traços aos 28 dias

*FONTE, LIMA (2010)

Resistência aos 28 dias

Teor Cimento (Kg/m³) Proporção respectiva entre agregado miúdo leve e areia (%) 100 – 0* 75 - 25 50 - 50 25 - 75

330 19,3* 13,5 14,1 16,9

370 18,7* 14,7 17,9 20,3

410 23,5* 17,5 18,5 20,8

71

Nota-se, através da Tabela 25, que a medida que se acresce a quantidade de areia no traço do

concreto leve há um aumento gradativo da resistência. Esta tabela também demonstra que os

valores obtidos no ensaio de compressão axial para os traços estudados neste trabalho não

superaram os valores de resistência dos traços moldados com apenas agregados leves, com

exceção do traço 6, demostrando que existiu alguma falha na confecção do concreto,

possivelmente durante o adensamento.

A Figura 12 demonstra os valores obtidos para resistência a compressão axial dos traços

confeccionados neste trabalho e os traços moldados por Lima (2010).

Figura 12 Resistência aos 28 dias x Teor de cimento.

Analisando os traços confeccionados neste trabalho, nota-se que, para um mesmo teor de

cimento, o acréscimo do teor de areia lavada substituindo o agregado miúdo leve proporciona

um ganho na resistência a compressão axial.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

330,00 350,00 370,00 390,00 410,00

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

Teor cimento Kg/m³

Resistência x Teor cimento

25% de areia 50% de areia 75% de areia 100% leves

72

Um dos principais motivos que pode ter afetado os resultados do ensaio à compressão axial

está associado ao adensamento do concreto. A Figura 13 demonstra a tendência dos

agregados leves de submergir no momento em que é feito o adensamento. A segregação

acarreta na falta de uniformidade na distribuição dos agregados na matriz do concreto, e

devido estes agregados possuirem resistências mecânicas relativamente baixas, quando

concentrados numa única região acabam formando zonas mais suscetíveis aos esforços.

Figura 13 Adensamento com vibrador de imersão

A Figura 14 ilustra o perfil do CP após o ensao de compressão axial. Observa-se que os

agregados não estão distribuidos uniformimente pela matriz de cimento, formando diferentes

zonas que comprometem a resistência do concreto aos esforços.

73

Figura 14 – Perfil do corpo de prova após ensaio de compressão axial

A possibilidade de ocorrer segregação está diretamente relacionada com a fluídez do concreto.

A Figura 15 apresenta os resultados obtidos no ensaio de abatimento pelo tronco de cone.

Observa-se que para o teor de cimento 330Kg/m³ (traços 01, 02, 03) o abatimento foi de

100mm, 90mm, 70mm, sendo que o teor de areia utilizada foi respectivamente, 25%, 50%,

75%, demostrando uma melhor coesão nos traços que possuem um maior teor de areia.

Para o teor de cimento 370Kg/m³ (traços 04, 05, 06) o abatimento foi de 110mm, 105mm,

80mm, sendo que o teor de areia utilizada foi respectivamente, 25%, 50%, 75%, demostrando

uma melhor coesão nos traços que possuem um maior teor de areia.

Para o teor de cimento 410Kg/m³ (traços 07, 08, 09) o abatimento foi de 120mm, 110mm,

90mm, sendo que o teor de areia utilizada foi respectivamente, 25%, 50%, 75%, demostrando

uma melhor coesão nos traços que possuem um maior teor de areia.

74

Figura 15 Ensaio de abatimento pelo tronco de cone

4.2 Massa específica

4.2.1 Massa específica estado endurecido

A obtenção dos valores de massa específica seguiram as etapas citadas no item 3.2.3.6.

A Tabela 26 demonstra os valores obtidos para o traço 1 (teor de cimento 330Kg/m³, 25% de

areia como agregado miúdo) da massa específica seco na estufa (mSec), massa específica

saturada com superfície seca (mSSS), massa específica submersa (mSub) e a massa específica

no estado endurecido (УS). O valor médio da massa específica no estado endurecido para este

traço, 1291,30 Kg/m³, é inferior ao recomendado por Neville (1997), 1350Kg/m³, para ser

classificado como concreto estrutural. O coeficiente de variação foi de 0,33%, demonstrando

uma uniformidade nos valores obtidos.

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

120,00

130,00

140,00

150,00

160,00

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9

Aba

tim

ento

(mm

)

Traço

Ensaio de abatimento pelo tronco de cone

25% areia

50% areia

75% areia

75

Tabela 26 Massa específica do concreto endurecido – Traço 1

Massa específica concreto endurecido (Kg/m³) Traço CP mSec (g) mSSS (g) mSub (g) УS µ σ Cv(%)

1 1 1982,8 2156,7 623,2 1289,1

1291,3 4,2 0,33% 2 2026,1 2201,5 645,3 1298,1 3 1985,5 2151,8 613,4 1286,8





traço, 1351,76 Kg/m³, é superior ao recomendado por Neville (1997), 1350Kg/m³, para ser



Tabela 27 Massa específica do concreto endurecido – Traço 2 Massa específica concreto endurecido (Kg/m³)

Traço CP mSec (g) mSSS (g) mSub (g) УS µ σ Cv(%)

2 4 2057,1 2221,5 664,2 1317,0

1351,8 24,7 1,83% 5 2107,3 2227,2 712,4 1387,0 6 2128,1 2293,3 723,2 1351,3








76



3 7 2259,1 2430,9 895,3 1466,7

1474,7 5,2 0,35% 8 2299,2 2466,8 919,1 1481,1 9 2293,1 2449,1 900,3 1476,1





traço, 1272,29 Kg/m³, é inferior ao recomendado por Neville (1997), 1350Kg/m³, para ser





4 10 1945,3 2157,8 619,8 1261,0

1272,3 11,2 0,88% 11 1967,9 2144,7 624,3 1290,5 12 1951,9 2167,7 629,8 1265,4








77



5 13 2185,2 2374,3 803,1 1386,6

1397,2 9,3 0,66% 14 2177,0 2352,4 794,4 1393,1 15 2197,1 2383,6 832,1 1411,9










6 16 2290,0 2473,9 916,2 1465,7

1478,2 8,3 0,56% 17 2274,2 2451,0 918,7 1479,7 18 2289,3 2471,4 938,6 1489,1








78



7 19 2028,0 2213,9 671,6 1311,0

1359,6 29,9 2,20% 20 2124,7 2327,0 792,2 1380,2 21 2120,5 2315,5 791,8 1387,5








Tabela 33 Massa específica do concreto endurecido – Traço 8

Massa específica concreto endurecido (Kg/m³) Traço CP mSec (g) mSSS (g) mSub (g) УS µ σ Cv(%)

8 22 2114,0 2295,9 744,1 1358,2

1363,1 6,5 0,48% 23 2144,8 2328,6 753,2 1357,4 24 2142,8 2320,9 765,7 1373,7








79



9 25 2140,6 2341,2 873,1 1453,7

1415,0 23,8 1,68% 26 2134,2 2342,3 821,2 1398,9 27 2152,7 2349,8 808,6 1392,6

A Tabela 35 demonstra a massa específica do concreto no estado endurecido em relação ao

ter de cimento e à percentagem de agregados miúdos leve e normal. É possível visualizar o

respectivo ganho de massa à medida que a percentagem de areia aumenta.

Tabela 35 Massa específica do concreto endurecido em relação ao teor de cimento e agregados miúdos. Massa específica do concreto no estado endurecido

Teor Cimento (Kg/m³) Proporção respectiva entre agregado fino leve e

areia lavada (%) 100 - 0 75 - 25 50 -50 25 - 75

330 1194,6 1291,3 1351,8 1474,7 370 1187,7 1272,3 1397,2 1478,2 410 1205,3 1359,6 1363,1 1415,0

De acordo com Neville (1997), a massa específica para concretos estruturais leves devem

estar entre 1350 à 1800 Kg/m³. Observando a Figura 17, nota-se que além do concreto

moldado totalmente com agregados leves, os traços T1 e T4 (moldados com 25% de areia

substituindo o agregado miúdo leve) não conseguiram atingir a margem esperada.

De acordo com a ACI 213R-87 (1997), a mínima massa específica de concretos estruturais

leves deve ser 1400 Kg/cm³. Desta forma, apenas os traços T7, T8 e T9 (moldados com 75%

de areia e 25% de leves) seriam caracterizados como estrutural leve como pode ser observado

na Figura 17.

80

Figura 16 Massa específica do concreto no estado endurecido

A avaliação do peso final das estruturas é obtido a partir do ensaio de massa específica no

estado endurecido. Os resultados obtidos neste estudo revelaram valores entre 1290 e 1480

Kg/m³.

Assim como previsto, houve um acréscimo significativo da massa específica do concreto leve

ao substituir parte dos agregados miúdos leves por areia. Este ganho está diretamente ligado a

massa unitária da areia utilizada, que neste trabalho foi de 1430Kg/m³, como mostrado

anteriormente.

1194,6 1187,7 1205,3

1291,3 1272,29

1359,561351,76

1397,21363,08

1474,65 1478,16

1415,04

1000

1200

1400

1600

1800

330 370 410

Mas

sa E

spec

ífica

est

ado

fres

co (K

g/cm

³)

Teor de cimento (Kg/m³)

Massa específica do concreto estado endurecido

100 - 025 - 7550 - 5075 - 25

Proporções respectivas entre agregado miúdo leve e areia média (%).

81

4.4.2 Massa específica no estado fresco O estudo de massa específica no estado fresco é importante para avaliar o comportamento do

concreto nas etapas de lançamento e acomodação nas formas, sendo possível analisar os

esforços que serão aplicados devido ao peso. Com estes resultados é possível analisar a

capacidade de carga das formas ou ainda, para concretos bombeáveis, a capacidade dos

equipamentos. A Tabela 36 demonstra os valores obtidos para o ensaio de massa unitária no

estado fresco, conforme item 3.2.3.6.

Tabela 36 Massa específica do concreto fresco

Massa específica concreto fresco (Kg/m³) Traço

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9

1414,86 1481,09 1615,75 1392,38 1529,08 1619,59 1489,64 1491,74 1550,44

A Tabela 37 representa a massa específica do concreto no estado fresco em relação ao teor de

cimento utilizado e a percentagem de agregados miúdos leve e normal. É possível verificar

que o acréscimo do teor de areia no traço influência diretamente na obtenção da massa

específica.

Tabela 37 Massa específica do concreto fresco em relação ao teor de cimento e agregados miúdos.

Massa específica do concreto no estado fresco

Teor Cimento (Kg/m³) Proporção respectiva entre agregado fino leve e areia

lavada (%) 100 - 0 75 - 25 50 - 50 25 - 75

330 1308,9 1414,86 1481,09 1615,75 370 1252,3 1392,38 1529,08 1619,59 410 1266,6 1489,64 1491,74 1550,44

82

É possível visualizar na Figura 16, o respectivo ganho de massa à medida que a percentagem

de areia aumenta. Apenas os traços 7 e 8 tiveram variações pequenas, demonstrando que pode

ter ocorrido falhas na coleta da amostragem para o ensaio destes traços.

Figura 17 Massa específica do concreto no estado fresco

De acordo com Neville (1997), a massa específica para concretos estruturais leves devem

estar entre 1350 à 1800 Kg/m³. Observando a Figura 17, nota-se que todos os traços que

utilizaram substituição parcial do agregado miúdo leve por areia obtiveram massa específicas

superiores a 1350 Kg/m

1308,91252,3 1266,6

1615,75 1619,59

1550,44

1481,091529,08

1491,74

1414,86 1392,38

1489,64

1000

1200

1400

1600

1800

2000

330 370 410

Mas

sa E

spec

ífica

est

ado

fres

co (K

g/cm

³)

Teor de cimento (Kg/m³)

Massa específica do concreto estado fresco

100 - 025 - 7550 - 5075 - 25

Proporções respectivas entre agregado miúdo leve e areia lavada (%):

83

5.0 CONSIDERAÇÕES FINAIS

5.1 CONCLUSÕES

O presente trabalho avalia o efeito da substituição de parte do agregado miúdo leve (argila

expandida) por areia média em traços de concreto estrutural leve, focando-se nas duas

propriedades utilizadas para caracterização dos concretos leves estruturais: a resistência à

compressão e a massa específica.

Com exceção do traço 6, a resistência a compressão axial dos traços confeccionados com

substituição parcial dos agregados miúdos leves por areia, ficaram abaixo dos valores

observados no trabalho de Lima (2010), moldados apenas com agregados leves. Alguns

fatores podem justificar esses resultados como a falha em alguma etapa da produção do

concreto, ou seja, mistura, lançamento ou adensamento; a granulometria do agregado graúdo;

a betoneira utilizada, pois devido ao pequeno volume produzido, pode ter interferido de

maneira significativa na produção do concreto, principalmente quanto à segregação; a câmara

úmida, que não funcionou adequadamente, podendo prejudicar a cura do concreto.

Os traços 5, 7, 8 e 9 obtiverem resistências superiores a 17 MPa, o que segundo a ACI 213R-

87 (1997), pode ser classificado como concreto estrutural. Os traços 6 e 9 ainda obtiveram

resistências superiores a 20 MPa, que é o mínimo exigo atualmente pela NBR 6118 (ANBT,

2003), para execução de estruturas em concreto.

O concreto leve estrutural tende a utilizar elevados teores de cimento para se obter a

resistência mínima, acarretando num maior custo de produção. A adição de areia média pode

ser uma alternativa viável para se obter um ganho de resistência sem que seja necessário

modificar o teor de cimento, tomando-se cuidado sempre com o peso próprio da estrutura que

tenderá a aumentar quando se utilizar esta alternativa.

A massa específica do concreto leve estrutural obtida neste trabalho apresenta-se na faixa de

1300,0 à 1500 kg/m³, sendo que apenas os traços 1 e 2 obtiveram massas especícas inferiores

a 1350 kg/m³, o que é o mínimo valor sugerido por Neville (1997) para concretos estruturais

84

leves. Segundo a ACI 213R-87 (1997) este valor mínimo deve ser 1400 kg/m³; analisando os

resultados com este parametro, apenas os traços moldados com 75% de areia substituindo o

agregado miúdo leve poderá ser classificados como concretos estruturais leves.

Como já foi mencionado, os valores obtidos para massa específica estão diretamente

relacionados com a massa unitária da areia e com a quantidade de ar incorporado na mistura.

Os traços que não obtiveram massa específica iguais ou superiores ao recomendado pela

bibliografia provavelmente foram influênciados pela areia utilizada neste trabalho, que possui

massa unitária de 1430 kg/m³, somando-se ao ar incorporado por erros durante o preparo do

concreto.

5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Avaliar o desempenho do concreto leve estrutural utilizando adições minerais

(microsilica, escória de alto forno, etc).

Comparar o desempenho do concreto leve com o agregado leve saturado e com o

agregado leve seco;

85

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composição granulométrica: NBR NM 248. Rio de Janeiro, 2003.

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