Massa volúmica

A massa volúmica dos constituintes do betão influi directamente na massa volúmica do betão e indirectamente na sua resistência, condicionando portanto a sua composição e utilização. Este facto é justificado pela fracção predominante dos agregados na composição do betão.

Esta propriedade é a principal característica que diferencia os BEAL dos betões convencionais, dependendo essencialmente do volume, absorção, teor em água e tipo de agregados leves utilizados. No entanto, diversos autores [Virlogeux (1986), FIP (1983) e ACI213R (2003)] referem que factores como o teor de cimento e adições, relação a/c, índice de vazios, método de compactação e relação grossos / finos também afectam os valores desta propriedade.

FIP (1983) e Gerritse (1981) aludem ao facto de, nos betões leves, os agregados ocuparem usualmente cerca de 70% do volume total justificando o principal destaque que os mesmos assumem relativamente a esta propriedade.

Conforme refere FIP (1983), a escolha correcta dos agregados aquando da produção do betão pode dar origem a uma redução da massa volúmica do mesmo em cerca de 25 a 40%.

Esta propriedade, segundo EuroLightConR2 (1998), pode ser empregue como um indicador da resistência dos BEAL. Chandra e Berntsson (2003) afirmam que esta propriedade pode ser relacionada com a maioria das propriedades dos BEAL, conforme Bogas (2011) demonstra, ao expor a influência que a relação a/c e a proporção de agregados leves apresentam nesta propriedade, condicionando assim as características mecânicas e de durabilidade dos BEAL.

Bogas (2011) refere que, em geral, a massa volúmica dos BEAL oscila entre 1200 e 2000 kg/m³, situando-se esta, nos betões leves estruturais de moderada a elevada resistência acima de 1600 kg/m³.

O betão, após estar exposto ao meio ambiente, é alvo de uma redução desta propriedade resultante da perda de água que, resulta das condições ambientais e da relação área superficial / volume do elemento [Holm e Bremner (2000), ACI213R (2003) e Virlogeux (1986)]. Virlogeux (1986) alerta ainda para o papel importantíssimo que a quantidade de água e sua variação neste tipo de betões assume, comparativamente com os betões convencionais, aquando do seu endurecimento, dependendo assim das condições de cura.

Coquillat (1986), citado por Bogas (2011), sugere que a conservação dos BEAL em água resulta em absorções de 20 a 40 l/m³, que representa a ordem de grandeza de ar incluído neste tipo de betões. Na génese desta absorção, reside o efeito de estanqueidade promovido pela argamassa, que inviabiliza a penetração de água nos agregados, com maior destaque para baixas razões a/c, conforme explica Virlogeux (1986). Hoff (1992), para pressões hidráulicas equivalentes a 60 m de profundidade, em BEAL de elevada resistência com relação a/c inferior a 0,3 e submetido inicialmente a 14 dias de secagem, obteve aumentos de somente 50 a 65 kg/m³.

Durante a investigação realizada por Bogas (2011), foram produzidos inúmeros betões com diferentes tipos de agregados leves, onde esta propriedade foi determinada segundo as normas NP EN12350-6 (2009) e NP EN12390-7 (2000), para o estado fresco bem como endurecido. O autor obteve reduções médias para a massa volúmica fresca de 21,4 a 26,7%, e 24,6 a 29,7% para a massa volúmica seca, quando comparadas com os agregados naturais. No que diz respeito à Leca, o autor obteve betões com uma massa volúmica seca entre 1500 e 1800 kg/m³, enquadrando-se assim este betão na classe D1,6 a D1,8. Ainda fazendo referência ao agregado de Leca, o autor concluiu que a substituição parcial de agregados finos de massa volúmica normal em BEAL produzidos com este agregado dá origem a reduções de 37,3% na massa volúmica seca. Já a substituição parcial de agregados grossos de massa volúmica normal por agregados leves deu origem a betões mistos com massas volúmicas intermédias, de valores entre 2000 e 2200 kg/m³, característica comum a este tipo de betões usualmente denominados por betões de “massa volúmica modificada”. Bogas (2011) alude ainda à importância que o teor de água inicial dos agregados apresenta na massa volúmica fresca do betão, sendo mais relevante no dimensionamento das estruturas do que a massa volúmica seca. Segundo o autor, esta diferença destaca-se aquando da utilização de agregados mais porosos,

como é exemplo a Leca, onde o teor de água inicial das partículas depois de pré-saturados tende a ser superior. Ainda assim, o autor refere que estas diferenças correspondiam a uma variação média na massa volúmica de apenas 3%.

Segundo o estudo desenvolvido por Rossignolo et al. (2000), os valores mínimo e máximo da massa volúmica obtidos no betão no estado fresco foram de 1717 e 1583 kg/m³, respectivamente. Embora os agregados tenham sido previamente secos em estufa, o betão leve apresentou, em média, uma perda de abaixamento de 26 mm, nas 2 horas que se seguiram após a realização da amassadura. Em média, o teor de ar obtido no betão foi de 2,7%.

2.4.2. Absorção

A absorção é definida pela relação entre a massa de água absorvida e a massa das partículas no estado anidro, representando, no caso dos agregados leves, uma das características mais relevantes no desempenho do betão, tanto no estado fresco como no estado endurecido.

No seu estudo, Virlogeux (1986) faz alusão à contribuição negativa por parte dos agregados leves relativamente ao controlo da trabalhabilidade nos BEAL, dada a elevada taxa de absorção deste tipo de agregados. Esta característica é suportada por diversos autores [Virgoleux (1986), EuroLightConR12 (2000), Neville (1995), Pankhurts (1993) e Punkki e Gjorv (1995)], que encontram a justificação na absorção, por parte dos agregados leves, da água presente na argamassa, o que por sua vez origina uma alteração da trabalhabilidade, quer por aumento da viscosidade da pasta, quer por redução do seu volume. Segundo Virlogeux, citado por Bogas (2011), existe uma relação entre esta característica e o teor de água inicial nos agregados, dado que quanto menor for o teor, maior será a capacidade de absorção dos agregados conduzindo a uma menor relação a/c. Bogas (2011) refere também o condicionalismo que a distribuição de água no agregado confere à absorção durante a mistura.

Segundo Silva (2007), factores como o valor da porosidade, a distribuição e ligação entre poros, as características da superfície e a água inicialmente contida nos agregados leves condicionam o desenvolvimento da absorção ao longo do tempo bem como a totalidade de água absorvida pelos mesmos (AL).

O autor refere que, apesar de não ser linear, o uso de agregados porosos na composição dos BAL conduz geralmente a um aumento da sua permeabilidade. Porém, na relação porosidade – permeabilidade, é fundamental o tipo de ligação entre poros.

Silva (2007) adverte ainda para o aumento registado da absorção de água dos AL sob pressões elevadas, comparativamente à pressão normal. Tal facto origina que os caudais a ter no bombeamento dos BAL sejam superiores aos dos betões convencionais. Também Larrad (1999), citado por Castro (2007), refere que, aquando da produção da mistura, ao ser introduzido um

agregado poroso, a quantidade de água presente na mesma tende a diminuir, resultando num aumento da tensão de escoamento e da viscosidade. Assim, a absorção de água da amassadura por parte dos agregados evidencia-se durante o período de transporte, aplicação e colocação do betão, podendo originar uma perda significativa ao nível da trabalhabilidade [ACI304R (1991), ACI211.2 (1998) e Virlogeux (1986)]. Porém, de forma a combater este efeito negativo por parte dos agregados porosos, Virlogeux (1986) sugere uma diminuição da absorção com recurso a outros tipos de agregados menos absorventes ou pré-saturados. Já o ACI211.2 (1998) e o FIP (1983) propõem numa fase inicial, para agregados com teores em água inferiores a 10% e detentores de elevadas velocidades de absorção, uma pré-molhagem com recurso a 1/2 a 2/3 da água da amassadura, antes de serem adicionadas à mistura os restantes componentes (areias e cimento). FIP (1983) reforça esta prática, afirmando que, se os agregados que apresentem taxas de absorção superiores a 10% não forem sujeitos a uma pré-molhagem, não será possível assegurar as melhores condições de trabalhabilidade durante a aplicação do betão. Porém, existem outras formas de assegurar as desejáveis condições de trabalhabilidade, como evidencia Virlogeux (1986) no seu estudo. Uma sobredosagem de água aquando da produção da mistura, com o intuito de compensar a elevada taxa de absorção dos agregados, ou mesmo a adição de água uns instantes antes de se proceder à colocação do betão, constituem práticas bem aceites actualmente durante a produção deste tipo de betão. O autor alerta ainda para a importância de remexer o betão antes da sua colocação, no mínimo uma dezena de voltas em velocidade rápida.

De acordo com Bogas (2011), a retenção da trabalhabilidade não depende apenas da absorção dos agregados, mas também da forma como esta ocorre. Os agregados provenientes de cinzas, como apresentam elevadas velocidades de absorção, irão encontrar-se no final da amassadura em equilíbrio, resultando numa ligeira redução de água efectiva e consequente perda de trabalhabilidade no período subsequente. Por outro lado, para agregados que apresentam uma película exterior densa, o processo de absorção já é mais demorado, dando origem a uma perda mais significativa da trabalhabilidade e conduzindo a maiores variações da relação a/c efectiva durante a aplicação do betão, conforme expõe o EuroLightConR2 (1998).

O estudo desenvolvido por Coquillat (1986) analisou as perdas de trabalhabilidade de betões produzidos com agregados leves pré-saturados de média e elevada porosidade, tendo concluído que as diferenças desta propriedade eram igualmente baixas. Porém, o autor observou que, aquando da introdução de agregados secos, esta propriedade era fortemente afectada, evidenciando uma perda muito significativa nos agregados de maior porosidade.

Também a temperatura constitui, segundo Bogas (2011), um factor a ter em conta durante a produção dos BEAL, uma vez que influencia a trabalhabilidade dos mesmos. Este factor, segundo o autor, tende a aumentar a taxa de absorção dos agregados. Couquillat (1986) concluiu que, para

incrementos de temperatura de 20 e 30 °C, a absorção dos agregados, independentemente de estes se encontrarem pré-saturados, também aumenta, afectando assim a trabalhabilidade do betão. Por outro lado, o ACI304R (1991) adverte que, em situações de temperaturas entre 10 e 30 °C, a influência deste factor sobre a absorção dos agregados é pouco significativa.

Por fim, outro factor, evidenciado por Bogas (2011), que influencia a absorção dos agregados e consequente trabalhabilidade do betão, é a geometria das partículas. Quando a área superficial do agregado ou o atrito entre as partículas aumenta, o resultado traduz-se numa mistura mais áspera, que por sua vez origina maior número de partículas partidas dando origem a uma redução de trabalhabilidade. Segundo Virlogeux (1986) e EuroLightConR2 (1998), o aumento de partículas partidas favorece, principalmente em agregados de argila expandida com películas exteriores compactas, a absorção e consequente perda de trabalhabilidade do betão. FIP (1983) indica a necessidade de uma adição extra de água em cerca de 5 a 15%, em misturas onde o índice de partículas partidas seja elevado. Também os autores Holm e Bremner (2000) referem que o uso de partículas partidas na mistura potencia o aumento da segregação, uma vez que modificam a granulometria e tornam difícil a previsão da absorção de água.