BEAL auto-compactáveis

Com o novo método de composição anteriormente apresentado é possível definir um vasto intervalo de soluções de BEAL, combinando a densidade e a resistência pretendidas. Em função da densidade especificada, geralmente entre 1,2 e 2,0, é possível produzir betões com resistência à compressão de 15 a 90 MPa. Para determinada densidade, a resistência mecânica pode ser ajustada ao valor pretendido através da escolha adequada dos constituintes e dos parâmetros da composição.

Por outro lado, os métodos desenvolvidos para a composição de betão auto-compactável (BAC) baseiam-se no estudo de proporções volumétricas adequadas à auto-compactabilidade do betão e à elevada deformabilidade da matriz de argamassa [145, 173]. A elevada trabalhabilidade do betão no estado fresco, bem como a sua capacidade de escoamento e de enchimento, são avaliadas através dos parâmetros de fluidez e viscosidade, de capacidade de passagem e de resistência à segregação. Na composição de BAC, são utilizadas, geralmente, proporções volumétricas que garantem elevados volumes, tanto da pasta ligante como da matriz de argamassa, e que asseguram a trabalhabilidade e o comportamento reológico adequados [14, 134, 166]. Essas proporções são

essencialmente as seguintes: volume de agregados grossos/volume dos constituintes sólidos, ag/vs; volume de agregados finos/volume de argamassa, af/va; volume de água/volume de ligante, a/l.

No sentido de conjugar as propriedades e as vantagens do BEAL e do BAC, desenvolveu-se uma metodologia de composição de betão estrutural de agregados leves auto-compactável (BEALAC). Esta baseia-se na metodologia já desenvolvida, com elevada fiabilidade, para os BEAL [37, 120], adequando os valores dos parâmetros de proporções volumétricas optimizados para os BAC. As diferentes abordagens na composição do BEALAC baseiam-se, geralmente, no conceito de optimização da compacidade [51, 103], com a substituição dos agregados grossos correntes por agregados leves. Nestas condições, tem-se comprovado em diversos estudos [30, 93, 103, 179, 191], bom desempenho de auto-compactabilidade, bem como no que respeita às propriedades mecânicas, embora esta dependa bastante da resistência da matriz ligante e dos agregados leves utilizados. Ainda assim, os estudos efectuados consideram apenas uma classe de agregados leves grossos, sendo a densidade condicionada por essa opção.

À semelhança dos BEAL, as propriedades no estado endurecido dos BEALAC dependem dos parâmetros da matriz ligante, bem como dos respectivos parâmetros dos agregados leves [30, 41 93, 179]. No estado fresco, é possível obter um bom desempenho reológico, principalmente quando se usam agregados leves de maior densidade e resistência [30, 191]. Os BEALAC assim resultantes possuem diversas vantagens conjugadas, económicas e de desempenho estrutural, nomeadamente: redução da massa volúmica; elevada resistência; elevada durabilidade; redução das deformações por retracção e por fluência; redução de custos de compactação; melhoria do acabamento das superfícies.

4.1.1. Materiais

A produção de BEALAC consiste, à semelhança de BEAL, na mistura do ligante com o conjunto de agregados finos, leves e/ou de densidade normal, e agregados grossos, geralmente leves, numa proporção optimizada de acordo com os parâmetros do BAC e com o ajuste à curva granulométrica de referência de Faury. A dosagem de água adicionada deve ser adequada à hidratação do ligante, garantindo simultaneamente a capacidade de escoamento e a auto-compactabilidade desejadas, tendo em conta os adjuvantes adoptados.

O material ligante utilizado no BEALAC é o cimento e, frequentemente, uma ou duas adições, sendo uma delas, habitualmente, fíler calcário. A escolha do tipo de cimento e do tipo de adições, bem como as suas dosagens, para a composição do BEALAC, depende das propriedades

especificadas, sendo função da resistência à compressão pretendida para a matriz ligante, conjugada com a redução de resistência intrínseca aos agregados leves. Os adjuvantes essenciais à produção do BEAL e do BAC, de elevado desempenho, são os superplastificantes, geralmente à base de policarboxilatos, os quais permitem a redução da dosagem de água melhorando a resistência, e os agentes de coesão, incrementadores de viscosidade, evitando a segregação e garantindo a homogeneidade do betão [120, 173]. Os agregados adoptados nas diferentes composições de BEALAC foram essencialmente os mesmos que se utilizaram nas misturas de BEAL: agregados leves (HD2/4, HD4/12B, HD4/12C, MD, XS); e areias (FS e MS).

4.1.2. Composição

A metodologia utilizada na composição dos BEALAC baseia-se no método desenvolvido para os BEAL [35, 37], adaptando os parâmetros da composição aos parâmetros volumétricos característicos dos BAC. Esta adaptação requer especial atenção na previsão da compacidade e na definição da matriz ligante, bem como na selecção e no ajuste granulométrico do conjunto dos agregados. Ao efectuar amassaduras preliminares, verificou-se que, apesar da elevada dosagem de ligante, consequentemente com maior necessidade de água, a compacidade destes betões pode ser bastante elevada. Este facto deve-se à eficiência do superplastificante, em dosagem média a elevada, associada à elevada esfericidade dos grãos dos agregados. Assim, é possível obter reduzidas relações A/L (da ordem de 0,25 a 0,30) e reduzido volume de ar na matriz ligante, cerca de 10 dm3_/m3 _{de betão (1% do volume de betão).}

A quantificação da pasta ligante é efectuada conjugando as previsões da compacidade e do volume de ar na pasta com as dosagens dos ligantes e adjuvantes. A dosagem volumétrica do material ligante, optimizada para os BAC, é de aproximadamente 200 dm3_/m3 _{de betão [145].} Assim, a sua dosagem em massa varia, geralmente, entre 550 e 600 kg/m3 _{de betão, dependendo} da escolha dos ligantes, das suas massas volúmicas e das correspondentes proporções.

A escolha do conjunto dos agregados possibilita a identificação de um intervalo possível para a densidade, sendo o ajuste granulométrico da mistura dos agregados à curva de referência que permite obter as respectivas proporções volumétricas. Os parâmetros da curva de referência de Faury [76, 120] são aproximados de forma a obter as proporções volumétricas características do BAC [145] (principalmente as relações ag/vs e af/va, com valores entre 0,40 e 0,45), reduzindo a relação g/f. Contudo, o novo método proposto permite uma elevada flexibilidade de ajuste à densidade pretendida, não só pelos parâmetros de Faury, mas também pelas pré-misturas relativas dos agregados finos e dos agregados grossos.

4.1.3. Misturas experimentais

A escolha das misturas baseou-se, inicialmente, na selecção de um conjunto de BEALAC com diferentes densidades e resistências. Foram executadas amassaduras preliminares, usando cimento e cinzas volantes como ligante, enquadrando a selecção dos agregados, finos e grossos, em três densidades diferentes: 2,0; 1,85; 1,7. Quanto ao tipo de ligantes, e uma vez que as dosagens elevadas de cimento e de adições pozolânicas contribuem para um aumento significativo do custo de produção do BAC, podem usar-se dosagens correntes a moderadas de cimento, 300 a 400 kg/m3 _{de betão, com uma ou mais adições mais económicas, como por exemplo o fíler} calcário [120]. Contudo, quando se pretende obter misturas de BEALAC de elevado desempenho, e tendo em consideração a perda de resistência intrínseca aos agregados leves, é adequado encontrar uma solução ponderada entre o desempenho e o custo. Assim, foram estabelecidas as seguintes dosagens, por m3 _{de betão, para os BEALAC produzidos: 400 kg de} cimento CEM I 52,5R; 100 kg de adição de cinzas volantes; 100 kg de adição de fíler calcário. Com estas dosagens, foi efectuada uma mistura de BAC de densidade normal, para calibrar os coeficientes de Feret, e aferir a compacidade. Nas misturas de BEALAC, utilizou-se o superplastificante Viscocrete® _{3002HE com uma dosagem elevada, de 1,8% da massa de cimento.}

Uma vez que foi definida, para cada uma das misturas de BEALAC, a massa volúmica seca em estufa, , de 2000, 1850 e 1700 kg/m3_{, atribuíram-se, respectivamente, as designações L2.00,} L1.85 e L1.70. A massa volúmica da composição do BEALAC no estado fresco foi ajustada, respectivamente, aos valores: 2015, 1865 e 1715 kg/m3_{. Neste ajuste, foram determinantes as} proporções relativas das pré-misturas de agregados finos e de agregados grossos. As proporções volumétricas finais, de cada uma das misturas de BEALAC, representam-se na Figura 4.1.

L2.00

CEM I-52,5R FC CV Água Adj Ar FS MS HD2/4 HD4/12

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

L2.00

CEM I-52,5R FC CV Água Adj Ar FS MS HD2/4 HD4/12

L1.85

CEM I-52,5R FC CV Água Adj Ar FS XS HD2/4 HD4/12

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

L2.00

CEM I-52,5R FC CV Água Adj Ar FS MS HD2/4 HD4/12

L1.70

CEM I-52,5R FC CV Água Adj Ar FS XS HD2/4 MD

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

L2.00

CEM I-52,5R FC CV Água Adj Ar FS MS HD2/4 HD4/12

Na Tabela 4.1 apresentam-se os principais parâmetros da matriz ligante usada nos BEALAC, sendo indicados na Tabela 4.2 os restantes parâmetros volumétricos e dosagens dos agregados, usados nas misturas.

Tabela 4.1 – Parâmetros da matriz ligante dos BEALAC. Cimento (kg/m3₎ Cinza volante (kg/m3₎ Fíler calcário (kg/m3₎ Compacidade σ (%) Ar A/C A/L 400 100 100 0,83 1,0 0,39 0,26

Tabela 4.2 – Parâmetros e dosagens volumétricas dos agregados nos BEALAC.

BEALAC ag/vs af/va Agregados (dosagens em dm

3_/m3₎

HD2/4 HD4/12B MD XS MS FS

L2.00 0,42 0,42 140 210 - - 178 96

L1.85 0,42 0,42 122 227 - 109 - 164

L1.70 0,40 0,44 132 - 198 146 - 146

A previsão da resistência à compressão, f_lcp, e do módulo de elasticidade, E_lcp, dos BEALAC foi efectuada utilizando o procedimento utilizado nos BEAL, sendo os correspondentes valores apresentados na Tabela 4.3.

Tabela 4.3 – Propriedades mecânicas previstas, relativas às matrizes dos BEALAC.

BEALAC

Resistência à compressão Módulo de elasticidade

fbp (MPa) Cf flcp (MPa) Ec (GPa) CE CS Elcp (GPa) L2.00 86 0,87 75 40 0,76 0,85 25,6 L1.85 86 0,78 67 40 0,65 0,85 21,9 L1.70 86 0,60 52 40 0,49 0,85 16,6