Definições e especificações

Segundo Mehta e Monteiro (2008), o concreto pode ser classificado em três grandes categorias com base em sua massa específica:

 o concreto de densidade normal, na ordem de 2400 kg/m³, composto por areia natural e pedregulhos ou agregados britados, é o mais comumente usado para estruturas;

 com massa específica abaixo de 1800 kg/m³, são os chamados concretos leves, mais utilizados para peças que priorizam a leveza, podendo ser compostos por agregados leves, naturais ou sintéticos;

 os concretos pesados, de densidade superiores a 3200 kg/m³, tendo como finalidade estruturas que necessitam de grande massa, como as utilizadas para blindagem contra radiação. São constituídos por agregados de alta densidade constituídos basicamente de dois minerais de bário, vários de ferro e um de titânio.

O concreto leve estrutural, segundo Rossignolo (2009), constituído basicamente pela substituição parcial ou total dos agregados convencionais por agregados leves é caracterizado por uma massa específica aparente abaixo de 2000 kg/m³. Segundo Mehta e Monteiro, o concreto leve tem como objetivo primário a densidade e não a resistência, sendo assim as especificações limitam a massa específica máxima permissível para o concreto. O ACI 213R-87 define a massa específica máxima de 1850 kg/m³ e resistência mínima à compressão aos 28 dias de 17 MPa para concretos estruturais de agregados leves (Mehta e Monteiro, 2008 apud ACI, 2002). Diferentes especificações trazem diferentes limites de massa específica para classificar os concretos como concretos leves, variando entre 1680 kg/m³ e 2000 kg/m³. A tabela 3 traz algumas dessas limitações, já a tabela 4 mostra os valores máximos de massa específica aparente e os valores mínimos de resistência à compressão correspondentes.

Tabela 3- Valores de referência para a massa específica de concretos leves estruturais. Fonte: Rossignolo, 2009.

Referência Massa específica aparente (kg/m³)

NM 35 (1995) 1680 < γ < 1840 ACI 213R-03 (2003) 1120 < γ < 1920 EUROCODE 2 (2007) 900 ≤ γ ≤ 2000 NS 3473 E (1998) 1200 < γ < 2200 CEB-FIP (1977) γ < 2000 RILEM (1975) γ < 2000

Tabela 4- Valores correspondentes de resistência à compressão e massa específica aparente de concretos leves. Fonte: ABNT, NM35: 1995/ERR-1:2008.

Resistência à compressão aos 28 dias, valores mínimos (MPa)

Massa específica aparente, valores máximos (kg/m³) 28 1840 21 1760 17 1680

Esta mesma norma, também traz os valores de massa unitária no estado seco e solto, que os agregados leves utilizados na produção de concretos leves estruturais, devem apresentar em função de sua graduação, valores estes mostrados na tabela 5.

Tabela 5– Massa específica aparente de concretos leves. Fonte: ABNT, NM35: 1995/ERR-1:2008.

Graduação do Agregado (faixa)

Massa específica aparente máxima valores máximos do

agregado no estado seco e solto(kg/m³)

1 e 2 1040

3 1120

3.1.2. Histórico

Segundo Rossignolo (2009), localizam-se no México, na região da cidade de El Tajin (figura 1), os primeiros indícios de utilização de um tipo de concreto leve. Construtores pré-colombianos utilizaram uma mistura de pedra-pome com um ligante a base de cinzas vulcânicas e cal para construir elementos estruturais. Porém as aplicações mais conhecidas foram feitas pelos romanos, nos períodos da República Romana, Império Romano e Império Bizantino, compreendidos entre os anos de 509 a.C. e 1453 d.C.. Os concretos utilizados pelos romanos eram uma combinação de cal e rochas vulcânicas. Entre as obras mais importantes feitas pelos romanos, com a utilização de concreto leve temos: quatro estruturas de ancoradouro que resistem até hoje no porto de Cosa (273 a.C.), inoperante hoje devido ao assoreamento; diversas paredes e as fundações do Coliseu romano (75 a 80 a.C); a cúpula do Panteão de Roma (125 a.C.) (figura 1), ainda em perfeito estado de conservação; a Catedral de Santa Sofia em Istambul na Turquia (532 a 537 d.C.). Com a queda do Império Romano, a utilização do concreto com agregado leve foi muito limitada, tendo novo impulso no início do século XX com a produção de agregados leves artificiais.

Em 1918, Stephen J. Hayde patenteou o processo de fabricação de agregados leves pelo aquecimento em forno rotativo de pequenas partículas de xisto, de argila e de ardósia, denominados Haydite. A patente de Hayde foi resultado de dez anos de estudo após ter observado em sua fábrica de tijolos, que quando os tijolos passavam por um processo de aquecimento muito rápido acabavam se expandindo e deformando (Rossignolo, 2009).

Ainda segundo Rossignolo (2009), os agregados de Hayde, foram utilizados pela primeira vez em 1918, na produção de concretos para fabricação de navios durante a Primeira Guerra Mundial, nesse período foram construídas 14 embarcações. O material foi utilizado mais intensamente na Segunda Guerra Mundial, quando foram construídos 488 navios (figura 2).

Figura 2 - Navio USS Selma, construído em 1919. Fonte: Pinheiro (2009)

A primeira utilização estrutural de concreto leve com agregados leves artificiais em edifícios foi em 1922, em um ginásio na cidade de Kansas, EUA. Depois em 1929, na mesma cidade, houve a primeira aplicação em edifício de múltiplos pavimentos. Até o fim da licença obtida por Hayde, em 1946, a utilização do material ficou limitada aos EUA e Canadá. Com o fim da licença surge na Dinamarca a primeira fábrica de agregados leves em argila expandida. O fim da licença de Hayde e a reconstrução do pós-guerra disseminaram a tecnologia dos concretos leves pelo mundo, principalmente em:

 construções pré-fabricas, para beneficiar o transporte e a montagem;

 estruturas especiais, como estruturas flutuantes, pontes e coberturas para grandes vãos.

A descoberta de novos materiais, como os redutores de água e as adições minerais, que vieram na década de 70 e revolucionaram a tecnologia do concreto normal, também acabaram afetando positivamente a tecnologia do concreto leve (Rossignolo, 2009).

No Brasil, os agregados leves (argila expandida) começaram a ser produzidos em 1968, quando o Grupo Rabello, implantou a fábrica Cinasita para fornecer os agregados leves para outra empresa do grupo que fazia construções pré-moldadas. Desde então, a argila expandida passou a ser utilizada em diversos ramos da construção civil nacional, em concretos estruturais sua principal utilização eram em peças pré-fabricadas e em construções de múltiplos pavimentos, principalmente nas lajes.

Segundo Rossignolo (2009) as pesquisas e o desenvolvimento da tecnologia do concreto leve estrutural, tiveram como marco inicial os trabalhos da Professora Yasuko Tezuka em 1973, com seu trabalho de mestrado pela Universidade de São Paulo, intitulado “Concreto Leve a Base de Argila Expandida” e também pelos projetos estruturais com concreto feito com argila expandida, assim como a divulgação das implicações da utilização deste tipo de agregado em concretos estruturais, desenvolvida pelo engenheiro Augusto Carlos de Vasconcelos em 1973 e 1976. Também contribuíram para evolução deste tipo de concreto as pesquisas desenvolvidas a partir da década de 90, sobre os concretos de alto desempenho com argila expandida por diversos pesquisadores, destacando os trabalhos coordenados pelos professores Marcos Vinicio Costa Agnesini e Osny Pellegrino Ferreira, trabalhos sobre concretos de alto desempenho com argila expandida, sendo boa parte dos trabalhos dessa equipe também desenvolvidos pelo professor João Adriano Rossignolo.