Propriedades acústicas do concreto

As propriedades acústicas do concreto são definidas como sua habilidade de absorver e atenuar as ondas sonoras que incidem sobre sua superfície (HOLMES; BROWNE; MONTAGUE, 2014). Os principais fenômenos da propagação de ondas sonoras são a absorção e a reflexão, sendo que a absorção do som que ocorre nas superfícies incidentes é uma forma de atenuação sonora (BARBOSA, 2015). De acordo com Bistafa (2011) a atenuação acústica acontece por causa dos materiais absorventes e porosos. Como pode ser observado na Figura 5, toda a energia incidente pode ser refletida, dissipada ou transmitida. A energia que é absorvida é parcialmente dissipada em forma de calor no interior dos materiais porosos (atenuação) e a outra parte é transmitida pelo material.

Figura 5 – Balanço energético do som sobre uma superfície

O coeficiente de atenuação acústica, determinada por meio de ensaio de ultrassom, permite medir a redução do ruído causado por uma onda, após atravessar um material. O coeficiente de atenuação acústica é determinado pela redução da amplitude de uma onda que se propaga através do material, pelo efeito combinado de espalhamento e absorção. Já a velocidade com que a onda sonora se propaga é chamada velocidade do som. Nos sólidos, a velocidade de propagação sonora é ainda maior do que no ar e nos líquidos, e pode ser subdividida em velocidade de propagação sonora longitudinal (associada com as ondas de pressão ou compressão – ondas-P) e transversal (associada com as ondas de cisalhamento – ondas-S). Os materiais porosos absorvem com eficiência as ondas incidentes que são dissipados em forma de calor, devido ao movimento das partículas no interior do material (BISTAFA, 2011).

O tema acústica das edificações tem ganhado notoriedade para a indústria da construção civil, isso porque há um entendimento recente do ruído como um sério risco à saúde, somado a maior atenção ao padrão e qualidade de vida, e consequentemente aos ambientes e edificações (KIM; HONG; PYO, 2018). A construção civil tem se preocupado com o isolamento das paredes e lajes para reduzir os ruídos internos e externos, uma vez que o ruído entre os andares de edificações se tornou um problema crescente. Este ruído pode ser classificado como ruído de impacto, que é produzido por exemplo por pessoas caminhando ou objetos caindo no chão; ou ruído aéreo, produzido por pessoas falando, TV, rádios e outros equipamentos (CORREDOR-BEDOYA; ZOPPI; SERPA, 2017). Nas áreas urbanas, o problema da poluição sonora está relacionado especialmente a grande quantidade de veículos e ao ruído gerado por eles (HARON et al., 2018).

Observando essas questões, a norma brasileira de desempenho das edificações, ABNT NBR 15575:2013, responsável por especificar as exigências, com atenção especial para a “resistência ao fogo, desempenho térmico e acústico”, estabelece critérios como isolamento em vedações externas, entre ambientes, ruído aéreo entre pisos e paredes internas, e ruídos gerados por impacto. Nesse sentido, modificações de materiais como concretos e argamassas utilizados em camadas estruturais, de revestimento, e de fixação, têm sido investigadas devido à proximidade de fontes de ruído. Estes materiais podem ter o desempenho acústico melhorado (CORREDOR-BEDOYA; ZOPPI; SERPA, 2017).

O concreto leve, além de redução do peso das estruturas, apresenta também bom isolamento térmico, e durabilidade (LI et al., 2017). Além disso, possui boa absorção sonora, propriedade importante em sistemas de controle de ruídos, para reduzir a energia sonora

irradiada (PUTRA et al., 2018). Estudos sobre o uso de argila expandida na produção de concreto leve, voltados ao melhor desempenho térmico e acústico, apontam como uma boa escolha de material alternativo. O comportamento acústico de materiais porosos, como a argila expandida, é gerido pela porosidade, forma e dimensão dos poros, além de sua distribuição na matriz da pasta de cimento (CARBAJO et al., 2015). O trabalho realizado por Angelin (2018) substituindo o agregado graúdo por argila expandida, constatou em termos da absorção acústica, que a mistura com argila (RL) apresentou o dobro da absorção da mistura com agregados convencional (RC), mostrando que o uso de argila favorece a atenuação acústica em concretos, comportamento esperado frente a teoria dos materiais porosos.

Diversos estudos investigam o uso de resíduo de borracha em concretos avaliam o comportamento acústico do material (COLOM et al., 2013; HOLMES; BROWNE; MONTAGUE, 2014; ALIABDO; ABD ELAMOATY; ABDELBASET, 2015; FLORES MEDINA; HERNÁNDEZ-OLIVARES, 2016; GHIZDĂVEȚ et al., 2016; CORREDOR- BEDOYA; ZOPPI; SERPA, 2017; GUO et al., 2017; SI et al., 2018; ZHANG; POON, 2018). A pesquisa de Aliabdo et, al. (2015)usou borracha como substituto do agregado fino em volume na produção de concretos, avaliando o desempenho acústico por coeficiente de atenuação acústica pelo ensaio de ultrassom. Os níveis de reposição foram de 0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100%, e observou um ganho de isolamento térmico e acústico gradual nos concretos emborrachados em relação ao concreto convencional de 14%, 24%, 46%, 58% e 69%, respectivamente. O mesmo comportamento foi observado por Sukontasukkul (2009), que evidenciou maior coeficiente de redução de ruído do concreto emborrachado em comparação com o concreto convencional. Albano (2005) afirmou que o aumento da atenuação do som está relacionado à porosidade do concreto emborrachado, que possui influência direta na propagação das ondas sonoras.

Angelin et al. (2019) estudou a incorporação de resíduos de pneus de borracha em argamassas na granulometria esferóides (S) e fibras (F), substituindo o agregado convencional em 7,5%, 15% e 30%. Argamassas de borracha apresentaram redução na densidade de até 34. 6% em relação à argamassa convencional, porém com redução expressiva na resistência mecânica. Nota-se melhora comportamento acústico, especialmente no formato de fibra, que apresenta 29,70% e 42,54% de aumento de atenuação para 15% da borracha de resíduos de fibra, considerando as ondas de compressão e cisalhamento, respectivamente.

De acordo com Sukontasukkul (2009) os materiais com maior índice de vazios apresentam melhor desempenho acústico, ressaltando a importância da medida do índice de vazios nos concretos, visto a sua contribuição para a avaliação do comportamento acústico. Por isso o uso de agregados leves como argila expandida e resíduo de borracha, e de aditivos incorporadores de ar, estão sendo investigados, visando resolver ambos os problemas de destinação do resíduo e melhora no desempenho térmico e acústico.

O trabalho de Angelin (2018) investigou a lacuna na literatura que existia sobre a produção de concretos leves autoadensáveis usando argila expandida e borracha, partindo do questionamento de qual seria o comportamento desses concretos. Após revisão na literatura, foi proposto dar continuidade ao estudo de Angelin (2018) sobre concretos leves autoadensáveis emborrachados (CLAE), que aliam menor massa específica e maior fluidez. Porém analisando o desempenho acústico com a substituição total do agregado graúdo por argila expandida e parcial do agregado miúdo por resíduo de borracha em menores proporções, até 15%, visto que com esse percentual se espera obter aplicação estrutural. Foi averiguado também a relação entre índice de vazios e melhora no desempenho acústico dos concretos leves de argila expandida, analisando a influência da adição do aditivo incorporador de ar nessas propriedades, buscando o percentual adequado de aditivo. Para isso, propondo uma comparação quanto as características físicas, mecânicas, microestruturais e principalmente térmicas e acústicas, entre o uso desse aditivo e o uso de borracha na produção de concretos leves de argila expandida.

Na Tabela 3 estão apresentados os principais estudos considerados para elaboração da pesquisa sobre o uso de agregados leves e aditivo incorporador de ar na produção de concretos, investigando características de auto desabilidade, densidade, além de propriedades térmicas, acústicas e microestruturais.

Tabela 3 – Revisão bibliográfica de concretos produzidos com agregados leves e aditivo incorporador de ar

Referência Tipo de

concreto Agregado(s) leve(s) Gesoglu et al. (2011) CAA Borracha e cinza volante

Borja (2011) CLA Argila expandida

Kim et al. (2012) CL Xisto expandido e agente incorporador de ar Bogas et al. (2012) CAA Argila e arlita expandida

Najim et al. (2012) CAA Borracha

Yung et al. (2013) CAA Borracha

Eiras et al. (2014) CC Borracha e agente incorporador de ar

Aliabdo et al. (2015) CC Borracha

Barbar (2016) CL agente incorporador de ar

Ghizdavet et al. (2016) CC Borracha e agente incorporador de ar

Kalamloo et al. (2016) CLA Argila expandida

Fantilli et al., (2016) CL Argila expandida e borracha

Corredor-Bedoya et al (2017) AC Borracha

Medina et al., (2017) CL Borracha

Rashad (2018) CL Argila expandida

Putra et al., (2018) CL Fibra de abacaxi

Nepomuceno et al. (2018) CLA Argila expandida

Angelin (2018) CLA Argila expandida e borracha

Pla et al. (2018) CL Argila expandida

Zhang; Poon (2018) CL Argila e Borracha

Puthipad et al. (2018) CAA Cinza volante e agente incorporador de ar Huang et al. (2018) CAA Agente incorporador de ar