Vantagens do CL em relação ao concreto convencional

Destacam-se como principais ganhos a diminuição da massa específica, redução de esforços estruturais, economia de formas e cimbramento, e redução de custos com transporte e montagem (ASSUNÇÃO, 2016). A expressão arquitetônica combinada com design funcional, pode ser obtida mais facilmente com concreto estrutural leve do que com outros meios. Vantagens como economia e versatilidade, são reconhecidas por arquitetos, engenheiros e

empreiteiros, ficando evidentes pelo número de estruturas de CL encontradas em todo o mundo (ACI 213R-14).

Os concretos leves são também indicados para uso em vedação, visto que o concreto convencional não é recomendado por possuir elevado peso específico e, baixo nível de isolamento acústico e térmico. Podem apresentar bons níveis de trabalhabilidade, ou seja, possuir facilidade de ser trabalhado, misturado, lançado, adensado e conseguir manter a sua homogeneidade e absorção sonora. Essa última característica representa a capacidade dos materiais de absorver a energia sonora, evitando que ela seja refletida e ecoada nos ambientes, propriedades importantes em sistemas de controle de ruídos para reduzir a energia sonora irradiada (PUTRA et al., 2018). Há outras vantagens além da combinação da alta resistência à compressão com seu baixo peso específico, como bom isolamento térmico e durabilidade (ALIABDO et al., 2015; EIRAS et al., 2014; LI et al., 2017).

2.2.4. Materiais constituintes

Os concretos leves utilizam os mesmos materiais citados no concreto autoadensável e dos convencionais, diferindo-se com relação a presença de finos, aditivos que promovem a formação de microcélulas de ar, e substituição de agregados convencionais por agregados leves.

Serão abordados nesse item os agregados leves de argila expandida e resíduo de borracha, e os aditivos incorporadores de ar.

2.2.4.1.Agregado leve de argila expandida

De acordo com Rashad (2018), o agregado leve de argila expandida é um produto cerâmico poroso com estrutura uniforme e arredondada, com número elevado de pequenas cavidades cheias de ar. Caracteriza-se por ser leve, e conferir isolamento térmico e acústico. Destaca-se ainda que a incorporação em concretos, aumenta sua trabalhabilidade, causando redução da densidade, diminuição da resistência mecânica, diminuindo a resistência ao congelamento / descongelamento, e aumentando a absorção de água. Há também diminuição da resistência à penetração de cloretos, e aumento do isolamento térmico e resistência ao fogo.

Sinterização e forno rotativo são os dois processos mais utilizados para a fabricação dos agregados leves artificiais. No primeiro a matéria-prima é submetida a altas temperaturas e, consequentemente, há a expansão do material, resultado em agregados que costumam apresentar poros abertos, sem recobrimento, e altos valores de absorção de água (BORJA, 2011; ANGELIN, 2018). Segundo Bogas et al., (2012) o processo de produção em forno rotativo caracteriza-se pela expansão da argila a temperaturas elevadas (entre 1000ºC e 1350ºC), onde parte do material se funde formando uma maça, enquanto a outra parte se decompõe quimicamente liberando gases, sendo a estrutura porosa mantida após seu resfriamento. O que gera formato arredondado regular, com uma camada vitrificada externa na partícula com baixa porosidade, que diminui significativamente a absorção de água.

No Brasil, os agregados leves (argila expandida) passaram ser produzidos em 1968, quando o Grupo Rabello, implantou a fábrica Cinasita para fornecer os agregados leves para outra empresa do grupo que fazia construções pré-moldadas (VERZEGNASSI, 2015). Atualmente, a argila expandida é produzida na região sudeste, pela empresa CINEXPAN - Indústria e Comércio LTDA, na cidade de Várzea Paulista, sendo sua matéria-prima extraída no município de Jundiaí. O processo de produção é por meio de processamento em fornos rotativos.

Segundo informações da CINEXPAN, cerca de 60% da produção é voltada a indústria da construção civil, sendo o restante, absorvidos pelos setores de lavanderia, paisagismo, refratários e demais aplicações. Destaca-se na utilização em concretos, as argilas denominadas Cinexpan 0500, Cinexpan 1506 e Cinexpan 2215, que se diferem apenas quanto a granulometria.

O uso de argila expandida na produção de concreto leve, a partir da substituição parcial e total dos agregados graúdos, está bem consolidado. O estudo desenvolvido Angelin (2018), seguiu a linha de pesquisadores como Moravia (2007), Pereira (2008), Rossignolo (2009) e Borja (2011).

2.2.4.2.Agregado leve de resíduo de borracha de pneus inservíveis

Os pneus inservíveis são definidos pela Resolução CONAMA n° 416 de 2009, como sendo aqueles que sofreram danos irreparáveis em sua estrutura, tornando-se inapropriados à

circulação ou reforma. Mundialmente estima-se milhões de pneus chegando ao final da sua vida útil anualmente, conferindo um risco ambiental e de saúde pública, quando dispostos inadequadamente. Além disso, o descarte de pneus usados em aterros ou estoques ilegais aumentam o risco de incêndios acidentais com a emissão descontrolada de compostos potencialmente prejudiciais (YUNG; YUNG; HUA, 2013). Dada a necessidade de direcionar o gerenciamento desse resíduo, a resolução determina que os fabricantes e importadores de pneus com peso unitário superior a 2,0 kg (dois quilogramas), ficam obrigados a coletar e dar a destinação adequada aos pneus inservíveis, na proporção de um pneu destinado adequadamente para cada pneu novo comercializado. Segundo o Relatório Pneumáticos 2017, do IBAMA, foram colocados no mercado brasileiro 53.411.924 unidades de pneus novos em 2016, o que reforça a preocupação quanto ao resíduo gerado.

Tendo em vista que a indústria da construção civil é responsável pelo consumo de 40 a 75% da matéria-prima gerada na Terra (AGOPYAN, 2013), a utilização do resíduo de borracha na produção de concreto pode ser uma opção viável para o desenvolvimento sustentável e ecológico da construção, substituindo o uso de agregados naturais.

Diversos estudos investigaram as propriedades do concreto incorporando partículas de borracha, concluindo que pode haver aumento da dureza e ductilidade, melhora na absorção sonora e resistência à alterações térmicas, diminuição do peso unitário, e maior durabilidade em relação ao concreto convencional (SI et al., 2018). Embora a literatura existente tenha considerado diferentes aspectos sobre as propriedades desse material, o consenso geral é que a utilização como agregado no concreto reduzirá sua trabalhabilidade e resistência à compressão, mas irá melhorar a sua ductilidade, resistência ao impacto e energia dinâmica e capacidade de dissipação, por ter propriedades de alta resiliência e baixa densidade (SU et al., 2014). A redução de resistência a compressão e à tração é inevitável, devido à baixa rigidez da borracha e incompatibilidade entre borracha e pasta de cimento (Shu e Huang, 2014). No entanto, alguns pesquisadores sugerem que o pré-tratamento de partículas de borracha com solução de hidróxido de sódio pode reduzir a perda de resistência do concreto emborrachado, aumentando a força de ligação entre a borracha e a pasta de cimento (GUO et al., 2017).

Há um crescente interesse em usar partículas de borracha, para substituir uma porção de agregados naturais em misturas de concreto, especialmente voltados a desenvolvimento de materiais absorventes de som devido a incorporação desse resíduo em matrizes cimentícias (GHIZDĂVEȚ et al., 2016). Essa aplicação tem sido proposta por diversos pesquisadores, que

abordam não a perda de resistência mecânica já observada em literatura, mas o ganho de desempenho em outras características. Como é o caso das placas pré-moldadas para as calçadas propostas por Fantilli et al. (2016), utilizando agregados de argila expandida e resíduo de borracha, para facilitar o içamento das placas. Ou o estudo que investiga a aplicação de resíduo de borracha em concretos sem função estrutural, com vistas ao melhor desempenho térmico e acústico, associado a redução da densidade (ALIABDO; ABD ELMOATY; ABDELBASET, 2015). Assim como o trabalho de Angelin et al. (2019) que estuda a incorporação de resíduos de borracha em argamassas para avaliar a influência da granulometria e forma da borracha na resistência mecânica e comportamento acústico.

2.2.4.3.Aditivos incorporadores de ar

Os aditivos incorporadores de ar (AIA) produzem inúmeras pequenas bolhas de ar, medindo poucos micrômetros (μm), estáveis, separadas entre si e distribuídas uniformemente. Tais bolhas aumentam a porosidade do concreto e provocam efeitos em determinadas propriedades como a trabalhabilidade e a permeabilidade (WU et al., 2016). Outras propriedades, tais como resistência, estabilidade dimensional e durabilidade, sofrem influência da proporção da pasta do concreto, bem como da microestrutura que, por sua vez, depende das dimensões, quantidade e distribuição dessas bolhas (CHOI; YEON; YUN, 2016).

O ar incorporado interfere na qualidade final do concreto, por isso se deve considerar a obtenção de um teor que não reduza significativamente resistência mecânica e que não prejudique a durabilidade. As bolhas de ar, por estarem isoladas, não influenciam no transporte de fluídos. Com isso a permeabilidade, característica responsável pelo transporte de agentes agressivos no interior do concreto, não é aumentada (NEVILLE, 2016). Tem sido sugerido que a característica ideal do incorporador de ar está essencialmente relacionada com o tamanho das bolhas, e que embora a redução da resistência esteja intrínseca, a resistência adequada pode ser alcançada pela dosagem e qualidade do incorporador. Segundo o estudo de Eiras et al. (2014) o uso de aditivo incorporador de ar associado a borracha na produção de argamassa, melhorou a trabalhabilidade e reduziu a condutividade térmica do material.

Outra abordagem do uso de AIA é a redução do consumo de cimento em função da proporção do volume total de concreto, que é aumentado pela inclusão de bolhas de ar. Além

disso, nota-se uma melhora na autoadensabilidade promovida pelo arraste de bolhas, o que permite maiores dosagens de agregados finos e, portanto, uma redução ainda mais expressiva no consumo de cimento em CAA (PUTHIPAD; OUCHI; ATTACHAIYAWUTH, 2018).