Resistência à compressão

A resistência constitui uma das principais características do betão, podendo o seu valor depender de inúmeros factores, tais como a rigidez, permeabilidade e durabilidade, contribuindo assim de uma forma global para a qualidade do mesmo.

Segundo diversos autores [Chandra e Berntsson (2003), Mehta e Monteiro (2006) e Bertolini et al. (2004)], a génese do betão abrange inúmeros materiais de dimensões muito variadas, desde os agregados grossos até às partículas de cimento não hidratadas e vazios que contêm desde o ar retido durante a amassadura até aos poros de gel na pasta de cimento. O betão pode ser interpretado, segundo Bogas (2011), como um material bifásico constituído por agregados grossos circundados por uma matriz de argamassa onde se encontram os restantes materiais, designadamente materiais finos, adjuvantes, ligantes, água e vazios. Esta definição de betão é suportada por vários autores que defendem modelos bifásicos ou trifásicos para a caracterização do comportamento dos mesmos [Smeplass (1992), Gerritse (1981), CEB-FIP (1977), FIP (1983), Faust (2000b) e Bogas (2011)].

Smeplass (1992), citado por Bogas (2011), afirma que a caracterização do betão deve ser realizada em duas fases distintas, sendo a primeira definida pela matriz ou pasta (fase plástica) e a segunda pelos agregados (fase rígida). No entanto, este modelo bifásico é desajustado aquando da utilização de um agregado grosso leve e uma areia de massa volúmica normal.

O EuroLightConR2 (1998) e os autores Bremner e Holm (1986) indicam que durante o endurecimento do betão, de um ponto de vista macro-estrutural, este tende para um material de

maior homogeneidade onde ocorre uma diminuição da incompatibilidade elástica entre as duas fases.

Já Monteiro (1991) defende um modelo trifásico relativamente à caracterização do betão, tendo em consideração a zona de interface. O aparecimento inicial de fendilhação localizada devido uma acção externa relativamente baixa tem origem na concentração de tensões na superfície do agregado. Assim que as tensões aumentam, inicia-se uma propagação da microfenfilhação ao longo da zona de interface para a pasta, desviando-se do comportamento linear a curva que define a relação entre tensão e deformação. Numa escala intermédia, segundo Bogas (2011), a enorme diferença de resistência e rigidez entre as três fases conduz à classificação dos betões convencionais como material heterogéneo. No entanto, o mesmo autor refere que a zona de interface nos BEAL tende a ser de melhor qualidade, reflectindo-se nas propriedades mecânicas, modo de rotura, ductilidade, permeabilidade e durabilidade do betão. Desta forma, os autores Vaysburd (1992), Chen et al. (1995) e Videla e López (2000) afirmam que esta propriedade nos BEAL se encontra melhor caracterizada através de um modelo bifásico, dada a maior compatibilidade elástica e a melhor qualidade da zona de interface agregado-matriz, comparativamente aos BAN.

A principal limitação do betão quanto à resistência à compressão é, segundo Jastrzebski (1959), a relação a/c e o grau de consolidação do betão.

Chen et al. (1995), citados por Bogas (2011), referem que, ao contrário do que sucede nos betões com agregados naturais, a determinação da resistência à compressão é efectuada através da capacidade resistente da argamassa e do agregado, sendo a distribuição de tensões entre estas duas fases definida pelas suas características elásticas (Figura 2.3).

Durante a sua investigação, Bogas (2011) obteve valores de resistência à compressão aos 28 dias para BEAL com o agregado Arlita na ordem de 65 MPa enquanto que, para BEAL com os agregados Leca e Argex, os valores dificilmente superavam 50 e 30 MPa, respectivamente. O autor também observa reduções médias na resistência à compressão, após a substituição de agregados grossos de massa volúmica normal por agregados leves, de 15, 36 e 59%, respectivamente para os betões com Arlita, Leca e Argex. Estas reduções corroboram a elevada influência que o agregado leve assume na resistência à compressão, sendo possível obter betões com comportamentos bastante distintos mantendo inalterada a dosagem dos restantes constituintes. Esta influência negativa na resistência à compressão aumenta nos agregados de menor massa volúmica ou pior qualidade. O autor denota ainda que a influência que os agregados demonstram na resistência à compressão assume tanto maior importância quanto mais elevada for a resistência da argamassa que envolve o agregado e maior for a idade do ensaio, observando percentagens de resistência superiores em betões com argamassas mais fracas. Assim, Bogas (2011) conclui que a diminuição da compacidade da argamassa, que se traduz na relação a/c, aumenta de forma não linear com o aumento da resistência do betão. Ao aumentar a dosagem de cimento e mantendo constante a quantidade de água utilizada, o autor observou que o aumento notado na resistência dos BEAL era inferior face aos BAN, destacando que, quanto maior for o nível de resistência e menor a qualidade do agregado, menor será o aumento notado (Figura 2.4).

Figura 2. 4 - Relação entre a resistência à compressão e o teor de cimento ou relação a/c [Bogas (2011)]

Por fim, o autor afirma que os efeitos de um aumento da dosagem do agregado dependem intrinsecamente do tipo de agregado e nível de resistência considerado. Nos BEAL usualmente utilizados, onde a capacidade resistente dos agregados é inferior à da argamassa, ao aumentar o volume de agregado utilizado na mistura, denota-se um decréscimo de resistência da mesma. Este decréscimo, segundo o autor, será tanto menor quanto melhor for a qualidade do agregado introduzido. Não obstante, Bogas (2011) refere que não só a quantidade de agregado utilizado como

também o nível de resistência e da “resistência limite” influem na resistência dos BEAL. O autor faz alusão à introdução de Arlita no betão, onde betões com resistência inferior a cerca de 60 MPa, comportam-se de forma similar aos BAN, traduzindo assim a pequena influência da dosagem de agregado na resistência do betão.

No estudo de Rossignolo et al. (2003), ao analisar-se as propriedades mecânicas de um betão leve produzido com recurso a cinco tipos de agregados leves de origem brasileira, obteve-se valores de resistência à compressão mais baixos do que as do betão de massa volúmica normal. Porém, o betão leve demonstrou uma elevada eficiência estrutural, traduzida pela relação resistência / massa volúmica.

Pelisser et al. (2011) estudaram as características de resistência mecânica de um betão leve (produzido com baixo teor de cimento e utilizando como agregado, a borracha proveniente da reciclagem de pneus) e registaram uma redução da resistência à compressão superior a 50%, para uma taxa de substituição de 20 a 40% do agregado reciclado. Assim, para as referidas taxas de substituição de agregado reciclado, os autores verificaram a necessidade de reduzir a relação a/c de forma a obter um nível de resistência à compressão similar à do betão de referência. Os autores referem ainda que o impacte económico resultante da adição de metacaulino é justificado pelo aumento da resistência à compressão e o isolamento térmico melhorado, tendo concluído que a utilização de borracha de pneu e metacaulino em argamassa ou betão leve contribui para a redução do consumo de matérias-primas, a reciclagem de material e a produção de materiais de construção com uma melhor eficiência térmica.