Ensaio de envelhecimento artificial acelerado dos blocos de betão leve

Na realização do ensaio de envelhecimento artificial acelerado dos blocos de betão leve, seguiram-se os procedimentos experimentais indicados e descritos na Secção 5.5.3.

Deste modo, os ensaios decorreram, em termos de tipo de ciclo e de número de ciclos, de forma similar ao realizado anteriormente (Secção 5.5.3).

Na totalidade ensaiaram-se seis blocos de betão leve. Destes, dois pertenciam à gama de Blocos A, dois pertenciam à gama de Blocos L e dois pertenciam à gama de Blocos G. Na Figura 6.11 estão expostos estes blocos intactos e tal como se encontravam antes de terem sido ensaiados em termos de envelhecimento. 0,000 1,500 3,000 4,500 6,000 7,500 9,000 Coe ficie nte de a bs or çã o de á gua por c apil ar ida de ( g.m -2.s -0, 5) Blocos Blocos A Blocos L Blocos G

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a) Blocos tipo A b) Blocos tipo L

c) Blocos tipo G

Figura 6.11: Blocos de betão leve sujeitos ao ensaio de envelhecimento artificial acelerado

6.4.4.1 - Inspeção visual dos blocos de betão leve

A inspeção visual dos blocos de betão leve decorreu de acordo com o procedimento utilizado na Secção 5.5.3.4 e em [27], e que consiste em atribuir uma pontuação aos blocos de betão leve numa escala de 0 a 5, em função das alterações visíveis à vista desarmada ocorridas.

Deste modo, foi possível aferir a evolução do envelhecimento forçado dos blocos ao longo do ensaio. Na Figura 6.12 é possível visualizar o registo de transformações ocorridas nos blocos de betão leve ensaiados e ao longo do decurso dos ciclos, identificados na Secção 5.5.3.2.

a) Blocos de betão leve à base de argila expandida – Blocos A

b) Blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado – Blocos L

c) Blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado – Blocos G

d) Escala de cores utilizada na inspeção visual Figura 6.12: Evolução da inspeção visual dos blocos

De acordo com a Figura 6.12, verifica-se que as alterações físicas ocorridas nos blocos de betão leve à base de argila expandida (Composição 3), Blocos A, e mais observadas no decurso deste

ensaio foram correspondentes à ocorrência de danos mínimos, nomeadamente arredondamento dos vértices e das arestas dos blocos e também uma ligeira desintegração nas faces dos blocos (Pontuação 1) entre o 4º e o 6º Ciclo, para além disso, a partir do 7ºCiclo houve uma ligeira alteração na coloração dos blocos (Pontuação 2). Quanto aos blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado (Composição 3), Blocos L, observou-se a ocorrência de irregularidades nas arestas e vértices dos blocos (Pontuação 1) a partir do 4º Ciclo até ao 8ºCiclo, a partir do 9ºCiclo ocorreu uma ligeira alteração na coloração dos mesmos (Pontuação 2). Relativamente aos blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado (Composição 4), Blocos G, verificou-se a ocorrência de danos mínimos, nomeadamente irregularidades nas arestas e nos vértices dos blocos (Pontuação 1) entre o 4º e o 9ºCiclo e uma ligeira mudança de coloração (Pontuação 2) a partir do 9ºCiclo.

Desde a Figura 6.13 até à Figura 6.15 podem-se observar o estado em que ficaram os blocos no final do ensaio.

Figura 6.13: Blocos tipo A após ensaio de envelhecimento artificial acelerado

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Figura 6.15: Blocos tipo G após ensaio de envelhecimento artificial acelerado

Posto isto e após observar a Figura 6.12, a Figura 6.13, a Figura 6.14 e a Figura 6.15, é possível concluir que, de um modo geral, os Blocos tipo A foram os que se apresentaram mais danificados após o ensaio de envelhecimento artificial acelerado, para além disso apresentaram uma mudança de coloração mais rapidamente do que nos Blocos tipo L e G. Por outro lado, os Blocos tipo G foram os que apresentaram melhores resultados já que as alterações físicas foram mais tardias, nomeadamente a nível de mudança de coloração.

De acordo com o exposto, pode-se concluir que os vários tipos de blocos de betão leve ensaiados apresentaram um bom comportamento em termos de durabilidade porque após os dez ciclos de condições termo higrométricas muito severas os blocos permaneceram íntegros, tal como ocorreu com os provetes de betão leve. No entanto, após comparar estes resultados com os resultados referentes aos provetes verifica-se que as alterações físicas ocorreram mais rapidamente nos blocos, por outro lado a alteração a nível da coloração ocorreu mais rapidamente nos provetes de betão leve. Tal como sucedeu nos provetes de betão leve à base de argila expandida, também os blocos de betão leve à base de argila expandida foram os que apresentaram piores resultados.

No entanto, para perceber melhor as alterações físicas ocorridas nos blocos de betão leve, ao longo do ensaio de envelhecimento artificial acelerado, efetuou-se a pesagem dos mesmos após ter decorrido cada fase, ou seja, Fase 1 (blocos expostos a uma temperatura de 60ºC), Fase 2 (blocos imersos em água) e Fase 3 (blocos expostos a uma temperatura de -15ºC). Na Figura 6.16, na Figura 6.17 e na Figura 6.18 podem-se visualizar a variação da massa dos Blocos A, L e G, respetivamente, ao longo de cada fase, por conseguinte, ao longo de cada ciclo e por fim após secagem até massa constante.

Figura 6.16: Variação da massa dos Blocos tipo A ao longo do tempo até massa constante após secagem

Figura 6.17: Variação da massa dos Blocos tipo L ao longo do tempo até massa constante após secagem

Figura 6.18: Variação da massa dos Blocos tipo G ao longo do tempo até massa constante após secagem

Após analisar a Figura 6.16, verificou-se que o Bloco A6 perdeu 0,11 kg e o Bloco A7 perdeu 0,10 kg, quanto aos Blocos L, após observar a Figura 6.17, verificou-se que o Bloco L6 perdeu 0,23 kg e o Bloco L7 perdeu 0,20 kg, por fim, após analisar a Figura 6.18, verificou-se que o Bloco G6 e o Bloco G7 perderam ambos 0,19 kg. Desta forma, é possível concluir que os Blocos L foram o que perderam mais massa, o que pode significar perda de matéria após desintegração do material. Já os Blocos tipo A foram os que perderam menos massa. Quanto aos Blocos tipo G, estiveram próximos dos Blocos tipo L, ou seja, esta perda de massa também pode estar

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associada a perda de matéria devido à desintegração do material, provocada pelo envelhecimento artificial acelerado a que estiveram sujeitos.

6.4.5 - Ensaio de resistência à compressão dos blocos de betão leve

O principal campo de aplicação dos blocos de betão leve é a construção de paredes divisórias. A leveza, a integridade material, a boa durabilidade, o bom comportamento térmico, o bom comportamento acústico, o ser económico, são alguns dos parâmetros desejáveis neste tipo de bloco.

Este tipo de bloco trata-se de um material não estrutural. Contudo, é importante que os blocos leves disponham de alguma capacidade resistente à compressão porque, por exemplo, terão de ser capazes de resistir ao peso próprio da porção da parede sobrejacente. Paralelamente, o facto dos blocos de betão leve apresentarem uma resistência à compressão adequada também será uma garantia de que serão íntegros e que possibilitarão o seu transporte, o seu armazenamento e a sua aplicação em obra.

Face ao exposto, parece relevante ensaiar à compressão os blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado.

Para o efeito, cinco blocos intactos (50×20×20 cm3_{) de cada gama de betão leve em estudo} foram ensaiados à compressão. Deste modo, ensaiaram-se 15 blocos no total (cinco Blocos A, cinco Blocos L e cinco Blocos G). É importante referir que segundo a NP EN 772-1 [33], é recomendável que o número mínimo de blocos a ensaiar seja seis. Novamente, por falta de recursos, só foi possível ensaiar cinco blocos de cada tipo de betão leve intactos e dois blocos de cada tipo de bloco leve envelhecidos. Os blocos intactos foram ensaiados à idade de 50 dias. Nesta fase, a secagem dos blocos já tinha terminado. A justificação do ensaio de resistência à compressão ter sido realizado após 50 dias do fabrico dos blocos está relacionada com a logística de realização deste trabalho de investigação. Primeiramente, os blocos tiveram que permanecer em fábrica até terminar o processo de secagem. Depois, a programação dos ensaios a realizar aos blocos teve que ser formulada e de modo a ser possível realiza-los com sucesso. Foi necessário realizar primeiramente os ensaios menos intrusivos e deixar para o final do trabalho experimental a realização dos ensaios mais destrutivos. Neste caso, o ensaio à compressão é o mais destrutivo porque os blocos foram ensaiados até à rotura. Preliminarmente, e antes do ensaio os blocos foram pesados numa balança digital, Figura 5.43. Para além de se ensaiar blocos de betão leve intactos também se ensaiaram os blocos sujeitos ao processo de

envelhecimento artificial acelerado, Secção 6.4.4, e por forma a apurar se também ocorreu alguma alteração nos blocos, em termos mecânicos.

O ensaio foi realizado através da utilização de um atuador hidráulico, de 300 kN de capacidade, fixado num pórtico metálico. A aquisição de dados é processada através do programa Dyna Tester, software criado e cedido pela IDMEC, tal como aconteceu na Secção 5.5.4. Este equipamento encontra-se disponível no Laboratório de Estruturas da Universidade de Trás-os- Montes e Alto Douro, Figura 5.42. Neste ensaio foi seguido o procedimento descrito na NP EN 772-1 [33]. A velocidade de aplicação de carga foi de 1,0 mm/minuto. Este ensaio decorreu no dia 20 de Agosto de 2013.

6.4.5.1 - Procedimento de ensaio

Antes de se colocar um bloco de betão leve na máquina de ensaio é importante remover todas as partículas soltas existentes nas faces de assentamento do bloco. O ensaio da resistência à compressão consiste em aplicar uma força crescente ao bloco até este atingir a rotura por compressão. No momento da rotura do bloco, regista-se a força. A respetiva tensão de rotura à compressão consiste em dividir essa força máxima pela área do bloco carregada e de acordo com a Expressão (4), descrita na Secção 5.5.4.2.

À semelhança do processado no caso dos provetes cúbicos de betão leve, para que houvesse um carregamento uniforme também se optou por colocar uma placa de aço na face superior dos blocos de betão leve a ensaiar, Figura 6.19.

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6.4.5.2 – Apresentação de resultados

6.4.5.2.1 - Blocos intactos

Na Figura 6.22, na Figura 6.20 e na Figura 6.21 é possível observar o modo de rotura à compressão ocorrido nos três tipos de blocos de betão leve ensaiados.

Figura 6.20: Modos de rotura à compressão dos blocos de betão leve do tipo L

Figura 6.21: Modos de rotura à compressão dos blocos de betão leve do tipo G

Figura 6.22: Modos de rotura à compressão dos blocos de betão leve do tipo A

De acordo com as fotografias apresentadas desde a Figura 6.22 até à Figura 6.21, observa-se que o modo de rotura à compressão ocorrido nos blocos de betão leve ensaiados é análogo entre os três tipos de blocos de betão leve. Este resultado ainda é mais interessante quando se constata esta analogia do modo de rotura à compressão entre os blocos de betão leve à base de argila

expandida (solução corrente de betão leve) e de granulado de caroço de espiga de milho tratado (solução alternativa proposta neste trabalho de investigação).

Este modo de rotura à compressão pode ser caracterizado por um dos cantos do bloco de betão leve tender a fissurar e a desagregar-se.

Paralelamente, após analisar os resultados foi possível traçar diagramas de Força/Deslocamento resultantes do ensaio de resistência à compressão, referentes aos Blocos A, L e G, Figura 6.23.

a) Blocos tipo L b) Blocos tipo G

c) Blocos tipo A

Figura 6.23: Diagramas Força/Deslocamento dos blocos de betão leve do tipo L, G e A, aos 50 dias de idade

Na Tabela 6.12 e na Tabela 6.13 são apresentados os valores da resistência à compressão máximos e os valores da força máxima obtidas para os blocos de betão leve à base de argila expandida e à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado ensaiados (Blocos L, G e A).

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Tabela 6.12: Resistência à compressão (fc) dos Blocos L e G, à idade de 50 dias

Bloco Massa

(kg) Fmax (N) fc,max(MPa) L8 13,054 74730 2,13 L9 13,008 75270 2,14 L10 12,731 75390 2,15 L11 13,260 86060 2,45 L12 12,717 62050 1,77 Média 74700 2,13 Desvio- padrão 8512,84 0,24 Coef. variação 11,40% 11,36%

Bloco Massa (kg) Fmax (N) fc,max(MPa)

G8 13,604 91160 2,60 G9 15,567 91120 2,53 G10 13,371 70480 2,01 G11 13,740 88040 2,51 G12 13,903 81500 2,32 Média 84460 2,39 Desvio- padrão 8750,20 0,24 Coef. variação 10,36% 9,93%

Tabela 6.13: Resistência à compressão (fc) dos Blocos A, à idade de 50 dias

Bloco Massa

(kg) Fmax (N) fc,max(MPa) A8 12,643 169530 4,70 A9 11,216 152470 4,35 A10 11,026 132560 3,78 A11 11,064 154500 4,40 A12 12,555 194080 5,53 Média 160628 4,55 Desvio- padrão 22859,35 0,64 Coef. variação 14,23% 14,08%

Após analisar os resultados disponibilizados na Tabela 6.12 e na Tabela 6.13, verifica-se que os blocos de betão leve à base de argila expandida (Blocos A) apresentam uma resistência à compressão significativamente superior (cerca do dobro) em relação à resistência à compressão revelada pelos blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado (Blocos L e G), esta tendência também se verificou nos provetes cúbicos, Secção 5.5.4.3.1.

Por outro lado os blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado, fabricados de acordo com a Composição 4 (Blocos G), tendem a apresentar uma resistência à compressão ligeiramente superior em relação à evidenciada pelos blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado fabricados de acordo com a Composição 3 (Blocos L).

Estes resultados demonstram que o agregado leve do tipo argila expandida garante uma maior resistência à compressão ao betão leve e ao respetivo bloco. Por sua vez, o granulado de caroço de espiga de milho tratado quando adicionado como agregado leve à composição de betão poderá conduzir a capacidades resistentes à compressão inferiores. Os blocos de betão leve à

base de granulado de caroço de espiga de milho tratado (Blocos G e L) fabricados mostraram uma integridade material muito adequada pois permitiram, repetidamente, o armazenamento, o transporte e a realização de diversos ensaios, sem sofrer qualquer dano. Este facto e os valores de resistência à compressão obtidos são conducentes a aferir que estes blocos leves têm um interessante potencial de aplicação em obra e que poderá ser uma solução alternativa sustentável e económica às soluções de blocos leves correntes existentes no mercado.

Considerando que se dispõe de uma parede de alvenaria de blocos de betão leve do tipo G de 3 m de pé-direito (Figura 6.24) e que um bloco de betão leve do tipo G tem uma altura de 0,20 m, estima-se que ao longo dos 3 m de desenvolvimento da parede existam 15 fiadas de blocos. Cada bloco do tipo G tem uma massa média de 14 kg, logo os blocos existentes na primeira fiada da parede (bloco sombreado na Figura 6.24) irão estar sujeitos a uma ação permanente de aproximadamente 196 kg relativa ao peso próprio dos blocos que estão sobrejacentes. Em termos de força máxima aplicada aos blocos da primeira fiada da parede (a contar da base da parede), estima-se que esta seja de 1922,8 N (196 kg×9,81). Atendendo a que o valor médio da força de rotura à compressão deste tipo de blocos obtida através da realização dos ensaios de resistência à compressão (Tabela 6.12) é de 84460 N, então confirma-se, que em termos mecânicos, parece ser possível construir uma parede de alvenaria de blocos de betão leve à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado à escala de obra. Contudo, um estudo do comportamento mecânico deste tipo de elementos construtivos seria importante realizar futuramente.

Figura 6.24: Parede de alvenaria

6.4.5.2.2 - Blocos envelhecidos

Após se ter exposto os blocos de betão leve às condições agressivas do ensaio de envelhecimento artificial acelerado, achou-se importante aferir se o fenómeno de envelhecimento ocorrido no material afetou a capacidade resistente à compressão. Para o efeito os blocos de betão leve ensaiados ao envelhecimento foram também posteriormente ensaiados

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à compressão. Após a realização deste ensaio mecânico foi possível obter os resultados seguintes. Os modos de rotura à compressão ocorridos nos Blocos L, G e A estão expostos na Figura 6.25. Neste caso, o modo de rotura de ocorrido nos respetivos betões leves foi mais evidente nos cantos dos blocos, paralelamente ao que aconteceu nos blocos de betão leve intactos (Secção 6.4.5.2.1).

a) Modo de rotura à compressão dos blocos de betão leve tipo L

b) Modo de rotura à compressão dos blocos de betão leve tipo G

c) Modo de rotura à compressão dos blocos de betão leve tipo A Figura 6.25: Blocos envelhecidos após ensaio de resistência à compressão

Paralelamente, após analisar os resultados foi possível traçar diagramas de Força/Deslocamento resultantes do ensaio de resistência à compressão, referentes aos Blocos L, G e A envelhecidos, Figura 6.26.

a) Blocos envelhecidos do tipo L b) Blocos envelhecidos do tipo G

c) Blocos envelhecidos do tipo A

Figura 6.26: Diagramas Força/Deslocamento dos blocos de betão leve do tipo L, G e A envelhecidos

Na Tabela 6.14 são apresentados os valores da resistência à compressão máximos e os valores da força máxima obtidas para os blocos de betão leve à base de argila expandida e à base de granulado de caroço de espiga de milho tratado envelhecidos (Blocos L, G e A).

Tabela 6.14: Resistência à compressão (fc) dos Blocos L e G após ensaio de envelhecimento artificial

acelerado

Bloco Massa

(kg) Fmax (N) fc,max(MPa) L6 13,681 73030 2,08 L7 13,302 83580 2,36 Média 78305 2,22 Desvio- padrão 7459,98 0,20 Coef. variação 9,53% 8,97% Bloco Massa

(kg) Fmax (N) fc,max(MPa) G6 12,881 114880 3,28 G7 13,002 68390 1,95 Média 91635 2,61 Desvio- padrão 32873,39 0,94 Coef. variação 35,87% 35,94%

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Tabela 6.15: Resistência à compressão (fc) dos Blocos A após ensaio de envelhecimento artificial acelerado

Bloco Massa

(kg) Fmax (N) fc,max(MPa) A6 10,810 138930 3,96 A7 11,059 127840 3,55 Média 133385 3,75 Desvio- padrão 7841,81 0,29 Coef. variação 5,88% 7,79%

Após analisar os resultados disponibilizados na Tabela 6.14 e na Tabela 6.15, verifica-se que, relativamente aos Blocos tipo A, de facto ocorreu uma diminuição quanto à resistência de compressão média, por outro lado, os Blocos L e G, após o ensaio de envelhecimento artificial acelerado, obtiveram uma resistência de compressão média superior à alcançada pelos Blocos L e G intactos. Ao contrário do que aconteceu com os provetes, em que após o ensaio de envelhecimento artificial acelerado, os provetes de betão leve à base de granulado tratado obtiveram uma diminuição de resistência de compressão em termos médios, enquanto que os provetes de betão leve à base de argila expandida alcançaram uma maior resistência de compressão média.

Este resultado contraria o que era esperado, tal como aconteceu com os provetes de betão leve, ou seja, esperava-se que, após o ensaio de envelhecimento artificial acelerado, os blocos perdessem resistência. Este facto poderá ser devido ao processo de amassadura aquando do fabrico dos provetes, estes resultados levam também a reforçar a ideia de que talvez os 10 ciclos utilizados no ensaio de envelhecimento artificial acelerado não foram suficientes.

Para melhor entender estes resultados na Figura 6.27 encontra-se exposto um gráfico que permite comparar a resistência de compressão média dos blocos intactos com a dos blocos envelhecidos.

Figura 6.27: Resistência de compressão média dos blocos intactos e dos blocos envelhecidos

Para além disso, é possível estabelecer uma comparação dos blocos de betão leve intactos com os provetes de betão leve intactos, e após analisar a Tabela 5.24, a Tabela 5.25, a Tabela 6.12 e a Tabela 6.13, verifica-se que os provetes apresentaram uma maior resistência, isto é, os provetes de betão leve à base de granulado tratado (Composição 4) alcançaram uma resistência de 4,64 MPa, enquanto que os blocos de betão leve à base de granulado tratado (Blocos G) obtiveram 2,39 MPa (uma diferença de 2,25 MPa), já os provetes de betão leve à base de argila expandida (Composição 3) obtiveram uma resistência máxima de 6,42 MPa, enquanto que os blocos de betão leve à base de argila expandida (Blocos A) tiveram uma resistência máxima de 4,55 MPa (uma diferença de 1,87 MPa). Relativamente aos blocos de betão leve envelhecidos e aos provetes de betão leve envelhecidos, após analisar a Tabela 5.26, a Tabela 6.14 e a Tabela 6.15, verifica-se que os provetes apresentaram uma maior resistência, isto é, os provetes de betão leve à base de granulado tratado (Composição 4) alcançaram uma resistência de 3,96 MPa, enquanto que os blocos de betão leve à base de granulado tratado (Blocos G) obtiveram 2,61 MPa (uma diferença de 1,35 MPa), já os provetes de betão leve à base de argila expandida (Composição 3) obtiveram uma resistência máxima de 6,60 MPa, enquanto que os blocos de betão leve à base de argila expandida (Blocos A) tiveram uma resistência máxima de 3,75 MPa (uma diferença de 2,85 MPa). Concluindo-se assim que existe uma discrepância de resultados entre provetes e blocos.

6.4.5.3 - Análise do estado do granulado tratado e da argila expandida após o ensaio

Tal como aconteceu na Secção5.5.4.4 para os provetes cúbicos de betão leve, também nesta secção se pretende complementar a análise do modo de rotura à compressão ocorrido nos blocos de betão leve (Blocos A, L e G), tentando-se averiguar o estado da ligação entre o agregado

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leve (argila expandida e granulado de caroço de espiga de milho tratado) e a pasta de cimento. Também se tentou perceber se os agregados leves são suscetíveis de sofrer dano e identificar o tipo de dano (esmagamento ou fissuramento). Para o efeito, socorreu-se de um microscópio ótico e de uma máquina fotográfica comum, e de modo a ser possível obter imagens ampliadas