Faculdade de Engenharia - Licenciatura em Engenharia Civil
AULA 2
Materiais de Construção I
Capítulo Aula 2
I – Betão como Material de
Construção Conceito de betão como material de construção; Propriedades fundamentais de um betão:
— Trabalhabilidade;
— Resistência mecânica;
— Durabilidade; Tipos de betões;
Conceitos de betão armado e pré-esforçado; Betão pronto.
1.1 Conceito de betão como material de construção
— Definição:
Betão é um material constituído pela mistura homogénea, devidamente proporcionada, de pedras e areia, com um ligante hidráulico, água e, eventualmente, adjuvantes.
A propriedade que os produtos da reacção do ligante com a água têm de endurecer, confere à mistura uma coesão e resistência que lhe permite servir como material de construção.
— Principais vantagens do betão:
1) Facilidade e pouca energia subjacente à sua fabricação;
2) Economia relativa de produção e manutenção face aos outros materiais; 3) Disponibilidade de matérias-primas na natureza;
4) Adaptabilidade arquitectónica que permite tomar inúmeras formas e encher espaços diversificados;
6) Incombustibilidade;
7) Associação privilegiada ao aço, formando o betão armado e o betão pré-esforçado, que lhe dão extraordinária resistência aos esforços de tracção;
8) Compatibilidade com outros materiais, permitindo novas soluções tecnológicas na construção.
— Desvantagens mais evidentes do betão:
1) Elevado peso próprio (da ordem de 2,4 t/m3); 2) Baixo poder de isolamento térmico;
3) Dificuldade e custo na destruição e recuperação das obras que necessitem de ser demolidas;
4) Sensibilidade às variações higrotérmicas;
5) Aumento das deformações dos elementos, com o decorrer do tempo de sujeição às cargas instaladas (Fluência).
1.2 Propriedades fundamentais de um betão
No ciclo de vida do betão emergem duas etapas distintas: o Betão Fresco e o Betão Endurecido, qualquer delas com propriedades específicas.
De um modo geral exigir-se-á que factores como a trabalhabilidade, a resistência mecânica e a durabilidade sejam características essenciais a garantir num bom Betão, às quais estão intimamente ligadas outras propriedades como a homogeneidade, compacidade, impermeabilidade, etc..
— Trabalhabilidade
É a maior ou menor facilidade com que um betão é manipulado, transportado, colocado, adensado e acabado sem que o mesmo perca a sua homogeneidade e uniformidade (ou seja, sem que haja segregação ou separação dos componentes), durante estas operações.
As características físicas, geométricas e qualidades dos componentes de um betão (Inertes, Cimentos, Água e Adjuvantes), são os factores mais influentes na sua trabalhabilidade. No entanto, há um objectivo básico: procurar uma mistura que
possua a melhor trabalhabilidade, com o mínimo atrito interno e o mínimo possível de água.
De entre os diversos métodos para medição da trabalhabilidade destacam-se dois:
1) Ensaio de Abaixamento do Cone de Abrams (Slump test)
a) Dimensões do cone de Abrams b) Apiloamento do betão colocado
c) Retirada do Cone de Abrams d) Medição do Abaixamento
2) Ensaio de Vibração de Compactação Vêbê
Este ensaio é realizado se o betão for seco e não se verificar abaixamento do cone de Abrams.
a) Aparelho de Vêbê
Esta trabalhabilidade é medida em segundos – graus Vêbê – que representa o tempo necessário para que a placa de vidro, ou de outro material transparente, ocupe toda a superfície superior do betão.
— Resistência Mecânica
A resistência do betão pode ser avaliada em termos de esforços de compressão, tracção, flexão, corte, etc., sendo que, fundamentalmente, o controlo do comportamento mecânico deste material seja feito através de ensaios de rotura à compressão e nalguns casos também de flexão (pontes, estradas, etc.).
Os factores principais que influenciam na resistência do betão são: a) Constituintes;
b) Trabalhabilidade;
c) Característica dos moldes; d) Compactação;
e) Cura; f) Idade;
g) Métodos de ensaio.
— Durabilidade
É a capacidade que um betão tem em comportar-se de modo satisfatório frente às acções ambientais agressivas de carácter físico ou químico que o solicitem, e de proteger adequadamente as armaduras e restantes elementos metálicos incorporados na sua massa, durante o tempo de vida de serviço previsto para a estrutura.
São factores essenciais para uma boa durabilidade: a) Relação Água/Cimento;
b) Compactação e Cura;
c) Espessura de Recobrimento.
De todos os condicionalismos mencionados, a obtenção de um baixo coeficiente de permeabilidade será o mais decisivo.
1.3 Tipos de betões
Os betões podem ser classificados de acordo com o tipo de ligante utilizado na sua confecção (cimento, betume, resina, etc.) ou com a sua massa volúmica (dependendo do tipo de inerte incorporado, visto que este constituinte ocupa cerca de 80% do volume do betão).
Os tipos mais comuns são: — Betões Leves
Usados na pré-fabricação ou como material de enchimento, devido as suas propriedades essenciais:
Leveza ( até 1,8 t/m3);
Bom isolamento térmico;
Facilidade de serem trabalhados após o endurecimento (menor resistência mecânica que os betões tradicionais).
Exemplos:
1) Betões de argila expandida – são obtidos através da incorporação de grânulos arredondados de argila cozida a altas temperaturas (1100ºC). Estes betões apresentam uma massa volúmica entre 600 e 1000 Kg/m3.
2) Betão celular autoclavado – é constituído por uma massa fluida homogeneizada de cal gorda, cimento portland, areia siliciosa, pó de alumínio e água, que devido à reacção entre a cal e o alumínio, provoca a libertação de bolhas de hidrogénio aumentando de volume e adquirindo estrutura celular, com bolhas ou células esféricas de diâmetro variando entre 0,1 e 0,3 mm que não comunicam entre si.
3) Betão de escória de alto-forno – é constituído por um granulado inerte de escória do alto-forno, arrefecida, de forma a obter uma estrutura esponjosa, com massa volúmica entre 500 e 900 Kg/m3.
4) Betão sem finos – é um betão sem areias, com aspecto cavernoso, nos quais se utilizam apenas agregados grossos (Ø 10 a 30 mm) e pasta de cimento. Não têm fissuração e são pouco higroscópicos (ou seja, são permeáveis) devendo ser convenientemente revestidos. Têm em média 1400 a 1600 Kg/m3 e 50% da resistência do betão corrente.
— Betões Pesados
Possuem massa volúmica superior a 2,5 t/m3, usados sobretudo para elementos protegidos contra as radiações (aceleradores de partículas, reactores nucleares, produtos radioactivos, etc.).
Para obter estes betões recorre-se à substituição dos inertes correntes por outros mais densos, à base de barita (sulfato de bário), magnetite (óxido de ferro), detritos de aço, etc. No seu fabrico há que atender ao perigo de segregação e a eficácia da vibração. Os moldes terão que ser obviamente mais robustos e estanques, levando a um betão mais caro que o comum.
— Betões Especiais
Exemplos:
1) Betão Ciclópico – usa-se principalmente em grandes maciços, como sejam fundações de grande volume, não só por razões de ordem económica, como também para reduzir ao mínimo o aumento de temperatura resultante da hidratação do cimento.
2) Betão de Ar Controlado – é um tipo de betão que possui no seu interior uma grande quantidade de bolhas de ar microscópicas, encerradas em células de 150 a 300 mícron de diâmetro, cujo o volume total perfaz uma proporção de 3 a 5%. A retenção de ar faz-se durante a amassadura com a adição de determinados produtos (resinas sintéticas), sendo que, as bolhas de ar interrompem a circulação de água higroscópica, tornando-o impermeável.
Apresenta grande resistência à acção de gelo e degelos sucessivos e às águas agressivas pelo que se emprega principalmente na construção de barragem de montanha e estradas e aeródromos sujeitos a temperaturas muito baixas.
1.4 Conceitos de betão armado e pré-esforçado
Os tipos de solicitações a que estão sujeitos os elementos estruturais envolvem, na generalidade dos casos, dois tipos de esforços principais que podem aparecer simultaneamente ou não: tracção e compressão.
Ora o betão, bem como as pedras naturais donde provêem os seus materiais constituintes (cimento, inertes) resiste BEM à compressão e MUITO MAL à tracção. Por seu lado, o aço é um material que resiste BEM à tracção e MUITO MAL à compressão.
a) Compressão e tracção no betão b) Tracção e compressão no aço
Como SOLUÇÃO, juntam-se os dois materiais BETÃO + AÇO = BETÃO ARMADO, ficamos com um material que resiste bem à tracção e compressão.
a) Solicitação composta numa viga b) Colocação de armadura para tracção
No betão pré-esforçado, aplica-se à armadura um esforço de tracção para que depois crie uma compressão no betão, quando este ao endurecer, envolver o metal.
Portanto, o varão fica muito mais carregado (ou tensionado); quanto mais resistente for o varão, mais cargas aguenta, mas, o betão pode partir-se, dai que: quanto mais
resistente for o aço mais resistente tem de ser o betão.
No betão pré-esforçado, o betão e o aço devem ser mais resistentes do que no betão armado.
Viga em Betão Pré-Esforçado
1.5 Betão Pronto
Por betão pronto designa-se habitualmente a actividade de produção e transporte do betão através de camiões betoneiras (auto betoneiras) com função agitadora e/ou misturadora, de volumes de betão (≈ 6 m3/veículo) preparado em centrais fixas tecnologicamente habilitadas para confeccionar um material com a qualidade adequada ao tipo de estrutura e obra pretendidos, onde o mesmo vai ser incorporado.
Em resumo, esta vertente tecnológica trás as seguintes vantagens:
Melhoria da qualidade e segurança na construção;
Maior rapidez da execução da obra;
Redução dos custos da Não-Qualidade;
