2.1 - Objetivos
Neste capítulo pretende-se:
Efetuar uma breve revisão sobre a argila expandida;
Refletir sobre a aplicação do betão leve;
Identificar vantagens e desvantagens da aplicação de betão leve;
Fazer um breve enquadramento normativo do betão leve.
2.2 - Introdução
Com este trabalho de investigação pretende-se dar um contributo no contexto dos blocos de betão leve e através de um estudo aprofundado sobre a produção de blocos leves à base de granulado de caroço de espiga de milho. Este estudo visa encontrar soluções técnicas de fabrico conducentes à obtenção de blocos deste tipo, cujas características sejam similares às dos blocos de betão leve de argila expandida. Como tal, é importante desenvolver uma breve revisão bibliográfica sobre a argila expandida, por forma a ser possível conhecer melhor este tipo de agregado leve e tentar adequar as particularidades do granulado de caroço de espiga de milho a este agregado correntemente aplicado na construção civil.
Por isso, parece oportuno apresentar algumas construções realizadas com o recurso a betão leve, mais concretamente à base de argila expandida. Nota-se que cada vez mais se recorre a este tipo de betão leve, devido à sua capacidade de leveza e às suas características de isolamento térmico.
Por fim, também parece ser conveniente fazer um breve enquadramento normativo deste tipo de material, dando-se uma ênfase à sua classificação segundo a NP EN 206-1 [13].
2.3 - A argila expandida
A argila expandida resulta de um processo de cozedura da argila pura selecionada em fornos rotativos, a temperaturas elevadas, e onde se processa uma expansão controlada da argila.
Deste processo resulta a formação de grânulos, Figura 2.1. Estes grânulos contêm, no seu interior, milhares de micróporos fechados que contêm ar, Figura 2.2, conferindo ao material leveza e capacidade de isolamento térmico. Estas propriedades fazem da argila expandida um
BLOCOS DE BETÃO LEVE À BASE DE GRANULADO DE CAROÇO DE ESPIGA DE MILHO TRATADO
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agregado leve com características de isolante térmico durável, com elevada resistência mecânica e, por isso, com inúmeras aplicações nos mais variados domínios. Em função das características da matéria-prima e da tecnologia de queima, pode-se obter argila expandida com diversas características para diferentes aplicações [10]. Apesar da argila ser um produto natural, esta passa a ser um material artificial porque resulta de um processo de cozedura. O consumo energético necessário ao processo de fabrico da argila expandida é um indicador que pode desfavorecer o cariz de sustentabilidade deste material.
Figura 2.1: Argila expandida Figura 2.2: Aspeto interior relativo à porosidade da
argila expandida
2.4 - O betão leve
Os agregados leves e os betões leves são materiais que têm já uma longa história no nosso país. A produção de betão leve com agregados leves de argila expandida já era uma realidade em 1990. Esta realidade deve-se essencialmente à iniciativa de um grupo Europeu com longa tradição na produção da argila expandida da marca LECA®, e também de produtos de betão leve à base da incorporação de LECA®.
A aplicação de betão leve começa a ter uma maior relevância no final do Século XX, altura em que teve início a produção industrial deste tipo de agregado leve. No entanto, existe um edifício de referência datado do ano 120 DC e mandado construir pelo Imperador Romano Adriano e que contemplou a aplicação de betão leve. Construído em betão leve, o Panteão de Roma tem uma altura idêntica a um edifício de 15 andares e consiste numa cúpula hemisférica com um diâmetro interno de 43 m, apoiada num cilindro com o mesmo diâmetro e a mesma altura. No fabrico do betão foram usadas seis misturas diferentes de agregados dando origem a betões com massas volúmicas que variam entre 1300 kg/m3, na zona do óculo no topo da cúpula e 2200 kg/m3, junto às fundações em paredes com espessura de 5 m. O Panteão foi um edifício que dispunha de uma solução estrutural que apresentava um vão três vezes superior ao vão máximo existente até à data, Figura 2.3, [11].
Já no Século XX, a primeira grande obra que beneficiou da aplicação de betão leve diz respeito a uma ponte construída na Noruega e aberta à circulação em 1994. O comprimento total desta ponte é de 1615 m, que engloba uma parte flutuante de 1246 m. A superestrutura desta obra de arte é suportada por 10 pontões flutuantes construídos em betão leve. Este betão leve tem uma massa volúmica de 1900 kg/m3 e é da classe LC 55 (“Lightweight Concrete”, classe 55 MPa). Neste caso, a decisão da utilização de betão leve deveu-se sobretudo à economia que esta estrutura proporcionou comparativamente com uma solução tradicional à base da aplicação de um betão normal.
A terceira obra a destacar que recorre à aplicação de betão leve engloba várias plataformas petrolíferas e encontra-se em funcionamento no Mar do Norte. Esta obra dispõe de estruturas construídas em betão leve.
Em Portugal, uma das grandes obras construídas com recurso a betão leve à base de agregado de argila expandida é o Pavilhão de Portugal, Figura 2.4. A membrana da solução estrutural da cobertura contempla a aplicação deste agregado leve.
Figura 2.4: Pala da cobertura do Pavilhão de Portugal (Fonte: Motor de busca Google)
A estrutura da cobertura deste edifício consiste numa membrana de forma parabólica, com 20 cm de espessura, 65 m de comprimento e 50 m de largura. Esta estrutura encontra-se suspensa
BLOCOS DE BETÃO LEVE À BASE DE GRANULADO DE CAROÇO DE ESPIGA DE MILHO TRATADO
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por cabos de aço ancorados, em ambas as extremidades, em lajes de ancoragem. A reduzida curvatura provoca grandes esforços horizontais nos topos. Devido à decisão de usar um betão leve, conseguiu-se reduzir as cargas permanentes de forma a aliviar a componente horizontal das forças nos apoios.
Outros contextos frequentes de aplicação de betões leves são as obras de reabilitação, as obras de pavimentação, a construção de barragens, a construção de reservatórios, entre outros. Os betões leves são muito usados na reabilitação de edifícios antigos, pontes e monumentos. Estes são aplicados, essencialmente em camadas de enchimento de lajes e com o objetivo de alcançar uma correção de cotas, de aumentar a capacidade de isolamento (acústico e térmico) e de aumentar a resistência ao fogo.
Um exemplo de referência de aplicação de betão leve em obras de reabilitação corresponde à obra de alargamento do tabuleiro da Ponte 25 de Abril, em que foi aplicado um betão leve fabricado com argila expandida como agregado leve, Figura 2.5.
Figura 2.5: Ponte 25 de Abril (Fonte: Motor de busca Google)
Nos Estados Unidos da América também é muito frequente a aplicação de betões leves em calçadas devido às propriedades de capacidade drenante, de isolamento acústico e de aderência. Outro exemplo é relativo à utilização de agregados leves em misturas betuminosas para a construção da camada de desgaste e porque estas permitem reduzir consideravelmente o tempo de travagem de uma viatura pela sua rugosidade e por permitir também baixar o nível de ruído.
Como os betões leves apresentam uma adequada impermeabilidade à passagem de substâncias químicas solúveis em água, uma reduzida fissuração e têm uma adequada elasticidade, podem ser aplicadas na construção de reservatórios [11].
2.5 - Enquadramento normativo
O betão leve distingue-se essencialmente do betão normal por apresentar uma baixa massa volúmica. Geralmente, para um betão normal as principais propriedades requeridas são uma boa capacidade resistente à compressão e uma boa trabalhabilidade. Por sua vez, para um betão leve a propriedade mais requerida será talvez a leveza. Geralmente, para um betão leve não é primordial apresentar uma boa capacidade resistente à compressão, porque não se trata de um betão estrutural. Tendo em conta que um betão leve tem uma grande porosidade então tende a ter um comportamento térmico mais adequado do que o de um betão normal.
As vantagens de um betão leve relativamente a um betão normal podem ser resumidas da seguinte forma:
Reduzido peso próprio – contribui para diminuir o peso global da construção;
Melhor comportamento térmico – adequado em aplicações cujo desempenho térmico seja decisivo;
Melhor comportamento acústico – sob determinados aspetos e em determinadas aplicações, a utilização de um betão leve poderá conduzir a uma solução mais adequada em termos de comportamento acústico;
Maior durabilidade – em betões leves fabricados segundo composições adequadas é possível conseguir-se uma impermeabilidade satisfatória e não colocando em causa a durabilidade da construção;
Boa capacidade ao fogo – um betão leve geralmente é classificado como material M0 (incombustíveis). Diversos ensaios têm demonstrado o bom desempenho dos betões leves em relação ao fogo, nomeadamente em termos do retardamento de propagação de um fogo.
Paralelamente, em termos de desvantagens de um betão leve relativamente a um betão normal, estas podem resumir-se da seguinte forma:
Comportamento mecânico limitado – um betão leve não sendo um betão estrutural tende a ter propriedades mecânicas muito reduzidas quando comparado com um betão normal;
Utilização de maior quantidade de cimento.
A NP EN 206-1 [13], norma relativa ao betão, caracteriza os betões leves como tendo massas volúmicas inferiores a 2000 kg/m3e tal como a Tabela 2.1 mostra.
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Tabela 2.1: Classificação do betão segundo a NP EN 206-1 [13]
Designação do betão Massa volúmica absoluta (kg/m3)
Betão leve < 2000 kg/m3
Betão de peso normal 2000 a 2800 kg/m3
Betão pesado > 2800 kg/m3
A NP EN 206-1 [13] classifica, ainda, os betões leves em seis classes e de acordo com a massa volúmica, Tabela 2.2. A massa volúmica oscila numa gama de valores compreendidas entre 801 kg/m3 e 2000 kg/m3.
Tabela 2.2: Classificação dos betões leves de acordo com a NP EN 206-1 [13] Classe de massa volúmica D1,0 D1,2 D1,4 D1,6 D1,8 D2,0 Massa volúmica (kg/m3) > 800 e ≤ 1000 > 1000 e ≤ 1200 > 1200 e ≤ 1400 > 1400 e ≤ 1600 > 1600 e ≤ 1800 > 1800 e ≤ 2000 2.6 - Considerações finais
Com este capítulo foi possível conhecer melhor o agregado leve do tipo argila expandida. A argila expandida resulta de um processo de cozedura da argila pura em fornos rotativos, a temperaturas elevadas, e onde se processa uma expansão controlada da argila.
Os agregados leves e os betões leves são materiais de construção que ocupam um papel importante no panorama da construção civil em Portugal. A produção de betão leve com agregados leves de argila expandida já era uma realidade em 1990. Esta realidade deve-se essencialmente a um grupo Europeu com longa tradição na produção da argila expandida da marca LECA®.
Foram apresentados alguns exemplos de obras que decorreram com recurso à aplicação de argila expandida. Esta realidade decorre desde 120 DC até aos dias de hoje. Algumas das vantagens que essas obras apresentam pelo facto de terem sido construídas com o agregado leve do tipo argila expandida também foram indicadas.
O betão leve distingue-se do betão normal pelo facto de apresentar uma massa volúmica mais baixa. Para um betão normal as propriedades de boa capacidade resistente à compressão e de boa trabalhabilidade são as propriedades mais requeridas. Por sua vez, para um betão leve a propriedade mais requerida é a leveza.
O betão leve tem como vantagens o facto de apresentar um reduzido peso próprio, de ter um bom comportamento térmico e acústico, de possuir uma boa durabilidade e uma boa capacidade ao fogo. Por outro lado, um betão leve tem como desvantagens, um comportamento mecânico limitado e potenciar a utilização de uma maior quantidade de cimento [11-12].
Considera-se um betão leve, quando a sua massa volúmica é inferior a 2000 kg/m3. Na NP EN 206-1 [13] existe uma tabela de classificações de betões leves que vai desde a D1,0 a D2,0, tal como descrito na secção anterior.