Massa volúmica e baridade

Conforme menciona Evangelista (2007), Hansen (1992) conclui que tanto a massa volúmica como a baridade dos agregados reciclados de betão são inferiores às dos agregados naturais. Esta conclusão é fundamentada pelo facto de os agregados reciclados de betão conterem na sua constituição argamassa que, por possuir menor massa volúmica do que a rocha, reduz o valor das grandezas em causa. Também Bazuco (1999), conclui que a massa volúmica dos agregados reciclados tende a ser inferior entre 5 e 10% à dos agregados naturais.

De igual forma, todos os estudos referidos [Zordan (1997); Leite (2001); Altherman (2002); Evangelista (2007)] confirmam esta característica relativa aos agregados reciclados de betão.

Porém, a redução destas propriedades não se verifica nos reciclados de agregados leves. Segundo o levantamento bibliográfico realizado por Hansen (1992) e citado por Leite (2001), a massa volúmica dos agregados grossos reciclados pode oscilar entre 2,12 e 2,70 kg/dm³. Hansen (1992) concluiu que a origem do betão interfere pouco no valor da massa volúmica e que a mesma é geralmente mais baixa do que a dos agregados grossos naturais devido à argamassa antiga aderida às partículas do agregado grosso reciclado de betão.

Hansen e Narud (1983) concluíram, segundo Evangelista (2007), não existir uma relação entre a qualidade do betão original e a massa volúmica dos agregados grossos de betão, obtendo para as fracções entre 4 a 8 mm e 16 a 32 mm os valores de massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca entre 2340 e 2490 kg/m³, respectivamente.

Müeller e Winkler (1998) analisaram as propriedades de inúmeras amostras de betão reciclado provenientes de várias centrais da Alemanha, concluindo existir uma relação entre a massa volúmica e o valor médio da dimensão das partículas, uma vez que, para amostras constituídas por partículas de menores dimensões, obtiveram valores de massa volúmica menores, enquanto que, para amostras constituídas por partículas de maiores dimensões, observaram valores de massa volúmica superiores. Assim, os autores alcançaram valores de massa volúmica a variar entre 2,62 e 2,77 g/cm³, com um valor médio de 2,66 g/cm³. Quanto à baridade, os valores obtidos variavam entre 1,86 e 2,33 g/cm³, com o valor médio de 2,09 g/cm³.

Também Barra e Vasquez (1998) estudaram estas propriedades em agregados grossos reciclados originários de um betão de resistência à compressão aos 28 dias de 31,6 MPa, optando por os dividir em duas classes consoante a dimensão: a primeira fracção correspondia a partículas de dimensões compreendidas entre 12 e 20 mm; uma segunda fracção com partículas de dimensões compreendidas entre 6 e 12 mm. Para ambas as fracções, os autores analisaram as massas volúmicas das partículas secas, das partículas saturadas com superfície seca e do material impermeável, obtendo respectivamente os seguintes valores: 2270, 2427 e 2690 kg/m³ para a primeira fracção; 2238, 2406 e 2689 kg/m³ para a segunda fracção.

Matias e Brito (2005) investigaram os condicionalismos que o processo de trituração impõe relativamente a estas propriedades em dois tipos de agregados grossos reciclados de betão, concluindo não existir uma relação directa entre a baridade e as distintas técnicas de trituração, dado que obtiveram as baridades de 1256 e 1263 kg/m³ para os dois tipos de agregados. Porém, os autores referem reduções apreciáveis relativamente à baridade dos agregados grossos naturais, cujo valor rondava 1425 kg/m³. Também no que diz respeito à massa volúmica, os autores alcançaram valores inferiores para os agregados grossos reciclados comparativamente aos agregados naturais: para os primeiros, obtiveram os valores 2355 e 2452 kg/m³ para as massas volúmicas das partículas secas e das partículas saturadas com superfície seca respectivamente, enquanto que para os segundos esses valores foram 2632 e 2652 kg/m³.

No trabalho desenvolvido por Topçu e Günçan (1995), segundo Leite (2001), foi utilizado um agregado grosso reciclado de betão que apresentou a massa volúmica de 2450 kg/m³ para partículas cuja dimensão variava entre 8 e 31,5 mm.

Carneiro et al. (2000), citados por Leite (2001), aquando do estudo de caracterização do agregado grosso e fino reciclado, obtêm uma massa volúmica dos agregados na ordem de 2590 e 2190 kg/m³, respectivamente. Por outro lado, a baridade foi de 1300 e 1070 kg/m³ para o agregado fino e grosso, respectivamente.

Leite (2001), citando Machado Jr. et al. (1998), admite que o agregado grosso reciclado possa ser considerado como um agregado leve. Porém, esta afirmação contradiz o limite estipulado para a massa volúmica do agregado leve, uma vez que, apesar de menos densos, os agregados reciclados ainda possuem valores de massa volúmica superiores a 2000 kg/m³. Banthia e Chan (2000) sugerem que, em algumas situações, face à menor massa volúmica presente nos agregados reciclados, estes podem ser utilizados como agregados semi-leves.

Leite (2001) atesta a importância de conhecer a massa volúmica e a baridade dos agregados com vista ao correcto estudo de dosagem dos betões e ainda alerta para a relação indirecta entre o teor de substituição do agregado reciclado e a massa volúmica do betão, diminuindo esta com o aumento do teor de substituição do agregado reciclado. Na génese desta redução, encontra-se a

maior porosidade intrínseca ao agregado reciclado. A autora refere ainda a contribuição muito expressiva da dimensão do agregado para esta redução, diferenciando a significativa contribuição do agregado fino face ao agregado grosso, constatando assim a influência que a dimensão das partículas que constituem o agregado reciclado tem sobre a massa volúmica. Leite (2001) justifica ainda que, quanto maior for a dimensão da partícula, maior será a porosidade que é incorporada na mistura, resultando na diminuição da massa volúmica da mesma.

Evangelista (2007) observa não existirem grandes variações para os valores das massas volúmicas dos diferentes agregados grossos, tendo obtido como variação máxima de 5% entre os resultados atingidos para cada um dos agregados grossos ensaiados.

2.3.3. Absorção

Relativamente à taxa de absorção, existe uma diferença significativa entre os agregados convencionais e os agregados reciclados. Nos primeiros, a taxa de absorção não demonstra ter uma influência significativa. Leite (2001), aquando da utilização de agregados reciclados na produção de betões, afirma que esta taxa de absorção adquire uma importância elevada, dado que este material apresenta valores de absorção muito superiores aos dos agregados naturais correntemente utilizados. Evangelista (2007) afirma existir consenso quando se afirma que a absorção de água é a característica que mais difere entre os agregados naturais e reciclados, justificando com a presença de argamassa aderida às partículas recicladas, cuja micro-estrutura é mais porosa do que a do material pétreo.

A granulometria do agregado também representa um factor que altera a taxa de absorção. Quando comparados os agregados finos reciclados (AFR) com os agregados grossos reciclados (AGR), estes apresentam uma taxa de absorção inferior. Esta diferença é justificada com a relação directa entre a superfície específica das partículas e a taxa de absorção; de forma análoga, o maior teor de cimento presente no AFR, comparativamente com AGR, acentua a maior taxa de absorção dos AFR.

Citando Barra (1996), Leite (2001) refere que inúmeros factores, como a condição inicial de humidade do agregado, a duração de contacto do material com a água e a ordem pela qual o material entra em contacto com a água (se o agregado entra em contacto primeiro apenas com a água ou com a pasta de cimento), podem ter influência na quantidade de água que o material reciclado pode absorver.

Durante a sua investigação, Leite (2001) teve de determinar a absorção de água dos agregados reciclados, grossos e finos, bem como a evolução temporal desta propriedade. Como confirmado por Hansen (1992), a pré-molhagem dos agregados ajuda a controlar melhor o processo de betonagem. Assim, com o intuito de controlar a duração dos intervalos de pré-molhagem a empregar

nos agregados de forma a atingir a humidade “óptima” nos mesmos, a autora necessitou de medir a evolução da absorção de água dos agregados reciclados com o tempo de imersão dos mesmos.

Leite (2001) constatou que a variação da taxa de absorção para os agregados grossos reciclados é contínua e relativamente linear até atingir o valor máximo, que ocorre após 10 horas de imersão. Porém, o mesmo não sucede na presença de agregados finos reciclados, onde a autora observou um acréscimo inicial brusco nos primeiros 5 minutos, seguido por três patamares onde ocorre a absorção de água do agregado até à sua saturação. O primeiro patamar encontra-se compreendido entre 5 e 25 minutos, situando-se a taxa de absorção em torno de 50% da capacidade dos agregados, o segundo patamar compreendido entre 30 e 120 minutos, elevando a respectiva taxa de absorção para 70%, e finalmente o terceiro patamar situado entre 4 e 24 horas de imersão, onde o agregado atinge a saturação.

Segundo Evangelista (2007) e Hasaba et al. (1981), corroborados por Hansen e Narud (1983), calculam a absorção de água de agregados reciclados de betão, resultando em valores próximos de 7% para os agregados grossos (com partículas de dimensões compreendidas entre 5 e 25 mm) e de 11% para os agregados finos (com partículas de dimensões inferiores a 5 mm).

A proposta de norma Japonesa de incorporação de agregados reciclados em betão (1981), referida por Hansen (1992), restringe os valores máximos de absorção de água dos agregados reciclados grossos e finos a 7 e 13%, de forma a estes poderem ser incorporados na produção de betão.

Segundo Hansen e Marga (1988), as normas tradicionais propostas pela ASTM relativas à determinação de absorção de água são desajustadas aquando da utilização de agregados finos reciclados, originando resultados incoerentes, e em particular no que se refere a análises de partículas saturadas com superfície seca. A justificação encontrada pelos autores prende-se com as propriedades coesivas do material que resulta numa aglomeração excessiva.

No estudo realizado por Barra e Vazquez (1998), segundo Evangelista (2007), estes observaram, para dois tipos de agregados reciclados de betão de dimensões compreendidas entre 12 e 20 mm e 6 e 12 mm, uma absorção de água de 15,6 e 16,8% respectivamente.

Kikuchi et al. (1998) concluíram a existência de uma relação entre a absorção de água e a resistência e teor de argamassa existente nos betões de origem, tendo obtido taxas de absorção de água para os agregados finos reciclados de betão que oscilavam entre 7,3 e 10%, dependendo do betão de origem e do processo de trituração.

Segundo Evangelista (2007), Maultzsch e Mellman (1998) concluem que a taxa de absorção de água dos agregados reciclados que ocorre nos primeiros 10 minutos de imersão varia entre 70 e 95%. Durante o referido estudo, os autores obtiveram taxas máximas de absorção de água situadas entre 4 e 10%, referindo que, na presença de agregados de baixa massa volúmica, as taxas de

absorção de água poderiam ser superiores. Assim, é proposta pelos autores uma expressão (Equação [2.1]) que permite determinar, em função da porosidade dos agregados, a absorção de água. Esta equação é atestada pela óptima correlação obtida entre os seus resultados experimentais (R² = 0,997).

 [2.1]

Após um extenso levantamento estatístico das centrais de reciclagem alemãs, Müeller e Winkler (1998) observaram um valor médio de absorção de água dos agregados reciclados de betão de 5,5%, existindo no entanto alguma amplitude entre o valor mínimo e máximo, de 0,6 e 11,8% respectivamente. A este intervalo corresponde um desvio padrão de 3,07% que atesta a enorme dispersão de valores desta propriedade.

Na investigação realizada por Evangelista (2007), este conclui que os agregados finos naturais possuem um baixo valor de absorção de água, corroborando a maioria das publicações sobre a matéria. O autor alerta ainda para o péssimo desempenho dos agregados finos reciclados demonstrado nos ensaios realizados e justifica-o com base na elevada porosidade. Relativamente aos agregados grossos, o autor obteve valores aceitáveis de absorção de água, afirmando estar muito abaixo do valor de referência, demonstrado por Coutinho e Gonçalves (1997), de 5%. Por fim, o autor conclui que todos os agregados naturais exibem baridades muito similares, fazendo uma ressalva quanto ao abaixamento obtido nos agregados finos reciclados, que deriva novamente da natureza porosa que compõe este tipo de agregado.