BETÕES ESTRUTURAIS COM A INCORPORAÇÃO DE AGREGADOS GROSSOS RECICLADOS DE BETÃO

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BETÕES ESTRUTURAIS COM A INCORPORAÇÃO DE AGREGADOS GROSSOS RECICLADOS DE BETÃO

Influência das condições de cura no desempenho mecânico

Nuno Miguel dos Santos Fonseca

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Júri

Presidente: Prof. Dr. José Manuel Matos Noronha da Câmara Orientador: Prof. Dr. Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito Vogal: Prof. Dr. António Manuel Pinho Ramos

Janeiro 2009

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iiii O desenvolvimento da civilização e o crescimento da população mundial conduziram a sérios problemas ambientais. Não só a emissão de gases potenciadores do efeito de estufa e os níveis de poluição da água alcançaram limites perigosos, como o consumo desmedido de recursos naturais conduzirá ao seu colapso num futuro próximo. Deste modo, a utilização de agregados reciclados de betão na produção de betões estruturais surge como uma alternativa salutar, tanto do ponto de vista da protecção ambiental, como da sustentabilidade das reservas de naturais. Não obstante, para que esta alternativa seja amplamente difundida no sector da construção, é necessário assegurar a sua qualidade e segurança, bem como compreender de forma clara o desempenho de betões com incorporação de agregados reciclados.

Nesta investigação, pretendeu-se avaliar o comportamento de betões executados com agregados grossos reciclados de betão, assim como analisar a influência das condições de cura no seu desempenho mecânico. Mais concretamente, procedeu-se à análise da resistência à compressão, da resistência à tracção por compressão diametral, do módulo de elasticidade e da resistência ao desgaste por abrasão.

Para a realização dos supracitados ensaios, procedeu-se à elaboração de provetes cúbicos e cilíndricos, para quatro diferentes tipologias de betão: um betão convencional de referência e três betões com taxas de substituição de 20, 50 e 100% de agregados grossos naturais por agregados grossos reciclados de betão. Todas as tipologias foram produzidas com uma relação água / cimento de 0.43. Relativamente às condições de cura, estabeleceram-se quatro métodos distintos (cura em ambiente de laboratório, cura por imersão em água, cura em câmara húmida e cura em ambiente exterior não controlado), onde os provetes foram mantidos até à data de ensaio.

De um modo geral, os betões com incorporação de agregados grossos reciclados de betão, apresentaram uma qualidade aceitável para uma eventual aplicação estrutural, embora, relativamente à resistência à tracção e ao módulo de elasticidade, se tenha verificado um desempenho inferior comparativamente ao betão de referência. Relativamente à influência das condições de cura, não se verifica que betões com incorporação de agregados grossos reciclados sejam afectados de forma distinta dos betões convencionais.

PALAVRAS-CHAVE:

Resíduos de construção e demolição; Betão; Agregados grossos reciclados de betão;

Desempenho mecânico; Condições de cura.

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iiiiii iiiiii Major environmental problems have been caused by the development of civilization and the growth of human population. Not only have the emission of greenhouse gases and water pollution reached dangerous levels, but also, the uncontrolled consumption of natural resources will no longer be sustainable in a near future. The reuse of waste concrete, as recycled aggregates in new structural concrete, is beneficial from the view points of environmental protection and consumption resources. However, to entirely embrace the use of recycled concrete aggregates in the production of new concrete, it is necessary to assure their safety and quality, and fully understand the performance of this concrete.

This research aims at evaluating the effect of the incorporation of recycled concrete coarse aggregates on the properties of the concrete, as well as analysing the influence of the curing conditions on mechanical properties of recycled coarse aggregates concrete. In particular, the relations between the compressive strength, the splitting tensile strength, the elasticity modulus and the abrasion resistance are investigated and discussed in detail.

In order to accomplish these purposes, cylindrical and cubic specimens were cast, for testing the aforementioned hardened properties of the concrete, with four different concrete mixes: a conventional reference concrete and three concrete with substitution rates of 20, 50 and 100%

of natural coarse aggregates by recycled concrete coarse aggregates. All mixes were prepared with a water / binder ratio of 0.43. Four curing methods were performed, namely, laboratory curing, water curing, wet chamber curing and outer environment curing, to cure the cylindrical and cubic specimens, until the day of testing.

The overall findings of this study suggest that recycled coarse aggregates concrete can acquire adequate quality as structural concrete, despite some lesser performance in terms of tensile strength and elasticity modulus, when compared to the reference concrete. On the other hand, they do not seem to be more, or less, affected by the curing conditions than conventional concrete.

KEYWORDS:

Construction and demolition waste; Concrete; Recycled concrete coarse aggregates;

Mechanical behaviour; Curing conditions.

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vv vv A concretização desta dissertação é o resultado de vários meses de trabalho, sendo apenas possível graças a uma conjugação harmoniosa de obstáculos e ferramentas para os transpor.

Este último desafio não teria tido o mesmo valor se não fosse a valorosa contribuição de algumas pessoas. Quero, por isso, expressar-lhes o meu agradecimento.

Ao Professor Doutor Jorge de Brito, orientador científico desta dissertação, expresso o meu profundo agradecimento, pela orientação séria, pela exigência e entusiasmo, mas também pela amizade e pelo apoio e disponibilidade sempre revelados. Ao Professor gostaria também de agradecer as imensas sugestões que trouxe à discussão e o rigor das suas opiniões, que enriqueceram este trabalho.

Aos meus colegas investigadores no IST, André Martins, João Figueiredo, Manuel Fernandes, Nuno Cruz e Pedro Amorim pela sua cooperação e camaradagem.

Aos técnicos do Laboratório de Materiais de Construção do IST, em particular ao Leonel Silva e ao Fernando Alves, pela ajuda no trabalho efectuado e pela amizade.

Ao jovem Afonso de Brito, pela “penosa” ajuda na peneiração dos agregados e preparação das cofragens.

Às empresas Unibetão e SECIL, pela cortesia em cederem os materiais necessários à realização da campanha experimental.

Ao Sahba, pelo seu olhar atento e espírito crítico na revisão do texto, mas especialmente pela sua amizade.

À Rita, não só pela sua ajuda, tanto a nível da campanha experimental como na revisão da dissertação, mas em especial pelo seu apoio, amizade, companheirismo e compreensão revelados, particularmente nos momentos mais difíceis.

À minha Família, pelo incentivo, carinho e preocupação sempre manifestados ao longo do meu percurso académico, bem como na minha vida pessoal. Sem eles, nada disto teria sido possível.

Por fim, a todos os meus amigos que, de forma directa ou indirecta, contribuíram para a minha formação enquanto pessoa e enquanto engenheiro. Agradeço o terem tornado esta jornada muito mais fácil do que o que seria sem vocês.

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viiviiviivii

RESUMO... i

ABSTRACT ...iii

AGRADECIMENTOS ... v

ÍNDICE GERAL ...vii

ÍNDICE DE FIGURAS ... xiii

ÍNDICE DE QUADROS ...xix

ABREVIATURAS...xxi

1 INTRODUÇÃO... 1

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ... 1

1.2 OBJECTIVOS DA DISSERTAÇÃO ... 2

1.3 METODOLOGIA E ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ... 3

2 STATE OF THE ART... 5

2.1 INTRODUÇÃO... 5

2.2 PROPRIEDADES DOS AGREGADOS RECICLADOS DE BETÃO ... 5

2.2.1 Resistência mecânica ... 5

2.2.2 Massa volúmica e baridade ... 6

2.2.3 Absorção de água ... 7

2.2.4 Forma das partículas ... 9

2.3 PROPRIEDADES DOS BETÕES COM INCORPORAÇÃO DE AGREGADOS GROSSOS RECICLADOS DE BETÃO ... 11

2.3.1 Trabalhabilidade... 11

2.3.2 Massa volúmica ... 12

2.3.3 Resistência à compressão... 13

2.3.4 Resistência à tracção por compressão diametral... 19

2.3.5 Módulo de elasticidade ... 23

2.3.6 Resistência à abrasão ... 28

2.4 INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE CURA NO DESEMPENHO DOS BETÕES .. 31

2.5 CONCLUSÕES... 42

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viiiviii viiiviii

3.1 INTRODUÇÃO... 43

3.2 PLANIFICAÇÃO DA CAMPANHA EXPERIMENTAL ... 43

3.2.1 1.ª fase experimental ... 43

3.3 FORMULAÇÃO DOS BETÕES ... 46

3.3.1 Introdução ... 46

3.3.2 Betão de origem (BO) ... 47

3.3.3 Betão de referência (BR) ... 49

3.3.3.1 Máxima dimensão do agregado (Dmáx) ...50

3.3.3.2 Valor médio de tensão de rotura à compressão (fcm)...50

3.3.3.3 Relação água / cimento (a/c) ...51

3.3.3.4 Volume de vazios (VV) ...53

3.3.3.5 Índice de vazios (IV) ...53

3.3.3.6 Dosagem de água de amassadura (A) ...54

3.3.3.7 Dosagem de cimento (C) ...55

3.3.3.8 Volume das partículas de cimento (VC) ...55

3.3.3.9 Volume das partículas sólidas (VS) ...56

3.3.3.10 Percentagem de cimento relativamente ao volume sólido total (C%) ...56

3.3.3.11 Curva de referência de Faury ...56

3.3.3.12 Composição do betão de referência (BR)...59

3.4 BRITAGEM DOS AGREGADOS ... 60

3.5 ENSAIOS DE IDENTIFICAÇÃO DOS AGREGADOS ... 62

3.5.1 Análise granulométrica ... 62

3.5.1.1 Objectivo do ensaio ...62

3.5.1.2 Normas de ensaio...62

3.5.1.3 Aparelhos e utensílios...62

3.5.1.4 Amostras...63

3.5.1.5 Procedimentos de ensaio ...64

3.5.1.6 Resultados...65

3.5.2 Massa volúmica e absorção de água ... 65

3.5.2.4 Amostras...67

3.5.2.6 Resultados...69

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ixixix ix

3.5.3.4 Amostras...71

3.5.3.6 Resultados...72

3.5.4 Desgaste de Los Angeles ... 73

3.5.4.4 Amostras...74

3.5.4.6 Resultados...76

3.5.5 Teor de humidade ... 76

3.5.5.4 Amostras...77

3.5.5.6 Resultados...77

3.5.6 Índice de forma ... 77

3.5.6.4 Amostras...78

3.5.6.6 Resultados...79

3.5.7 Evolução da absorção de água ... 80

3.5.7.4 Amostras...81

3.5.7.6 Resultados...82

3.6 ENSAIOS AO BETÃO FRESCO... 83

3.6.1 Abaixamento (cone de Abrams) ... 83

3.6.1.4 Amostras...84

3.6.1.5 Procedimento de ensaio ...84

3.6.1.6 Resultados...85

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xx xx

3.6.2.4 Amostras...86

3.6.2.6 Resultados...88

3.7 ENSAIOS AO BETÃO ENDURECIDO... 88

3.7.1.4 Provetes de ensaio ...89

3.7.1.6 Resultados...92

3.7.2.6 Resultados...95

3.7.3.6 Resultados...98

3.7.4.6 Resultados...102

3.8 CONDIÇÕES DE CURA... 102

3.8.1 LCC – laboratory conditions curing / cura em ambiente de laboratório... 103

3.8.2 OEC – outer environment curing / cura em ambiente exterior (não controlado) ... 103

3.8.3 WCC – wet chamber curing / cura em câmara húmida ... 104

3.8.4 WIC – water immersion curing / cura por imersão em água ... 105

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xixixi xi

4.1 INTRODUÇÃO... 107

4.2 ENSAIOS DE IDENTIFICAÇÃO DOS AGREGADOS ... 107

4.2.1 Análise granulométrica ... 107

4.2.1.1 Areia fina...107

4.2.1.2 Areia grossa...108

4.2.1.3 Bago de arroz ...110

4.2.1.4 Brita 1 ...111

4.2.1.5 Brita 2 ...112

4.2.1.6 Agregados reciclados de betão ...113

4.2.2 Massa volúmica e absorção de água ... 114

4.2.3 Massa volúmica aparente ... 115

4.2.4 Desgaste de Los Angeles ... 116

4.2.5 Teor de humidade ... 117

4.2.6 Índice de forma ... 117

4.2.7 Evolução da absorção de água ... 118

4.3 ENSAIOS AO BETÃO FRESCO... 119

4.3.1 Abaixamento (cone de Abrams) ... 119

4.3.2 Massa volúmica ... 120

4.4 ENSAIOS AO BETÃO ENDURECIDO... 122

4.5 CONCLUSÕES... 139

4.5.1 Propriedades dos agregados reciclados de betão ... 139

4.5.2 Propriedades dos BAGRB em estado fresco ... 140

4.5.3 Propriedades dos BAGRB em estado endurecido ... 140

5 CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS... 143

5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 143

5.2 CONCLUSÕES GERAIS... 143

5.3 PROPOSTAS DE DESENVOLVIMENTO FUTURO ... 145

6 BIBLIOGRAFIA ... 147

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xiixii xiixii

ANEXO B Registo de temperatura e humidade (ambiente OEC) ANEXO C Análise granulométrica e massa volúmica dos AGP ANEXO D Massa volúmica e absorção de água

ANEXO E Massa volúmica aparente ANEXO F Desgaste de Los Angeles ANEXO G Teor de humidade ANEXO H Índice de forma

ANEXO I Evolução da absorção de água dos AGRB

ANEXO J Abaixamento e massa volúmica do betão em estado fresco ANEXO K Resistência à compressão

ANEXO L Resistência à tracção por compressão diametral ANEXO M Módulo de elasticidade

ANEXO N Resistência à abrasão

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xiiixiii xiiixiii Figura 2.1 – Variação da densidade das partículas com a sua dimensão ... 6 Figura 2.2 – Absorção de água dos AGRB após 10 minutos e após 24 horas ... 9 Figura 2.3 – Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB ... 9 Figura 2.4 – Relação entre a massa volúmica do betão fresco e a massa volúmica dos agregados... 12 Figura 2.5 – Relação entre a massa volúmica do betão fresco e a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 13 Figura 2.6 – Variação da relação entre resistências à compressão com a taxa de substituição de AP por AR... 15 Figura 2.7 – Resultados da campanha experimental de Resende et al. (2004)... 15 Figura 2.8 – Variação da resistência à compressão com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 16 Figura 2.9 – Evolução da resistência à compressão ... 16 Figura 2.10 – Variação da relação entre resistências à compressão aos 28 dias com a relação entre massas volúmicas dos agregados da mistura nas campanhas de Kou et al., Carrijo, Leite, e Soberón (à esquerda), e sem Kou et al. (à direita) ... 17 Figura 2.11 – Variação da relação entre resistências à compressão aos 28 dias com a relação entre absorções de água dos agregados da mistura nas campanhas de Kou et al., Carrijo, Leite e Soberón (à esquerda), e sem Kou et al. (à direita) ... 17 Figura 2.12 – Variação da relação entre resistências à compressão aos 28 dias com a relação entre massas volúmicas dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Figueiredo, Gomes, Matias, Rocha e Resende, Rosa e Ferreira (à esquerda) e sem Rocha e Resende, Matias, BAGRC de Figueiredo e a 1.ª fase de Evangelista (à direita)... 17 Figura 2.13 – Variação da relação entre resistências à compressão aos 28 dias com a relação entre absorções de água dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Figueiredo, Gomes, Matias, Rocha e Resende, Rosa e Ferreira (à esquerda) e sem Rocha e Resende, Matias, BAGRC de Figueiredo e a 1.ª fase de Evangelista (à direita) ... 18 Figura 2.14 – Variação da relação entre resistências à tracção por compressão diametral aos 28 dias com a taxa de substituição de AP por AR ... 20 Figura 2.15 – Variação da relação entre resistências à tracção por compressão diametral aos 28 dias com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 21 Figura 2.16 – Variação da resistência à tracção por compressão diametral com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 21 Figura 2.17 – Variação da relação entre resistências à tracção por compressão diametral aos 28 dias com a relação entre massas volúmicas dos agregados da mistura nas campanhas de Leite, Soberón e Kou et al. (à esquerda), e sem Kou et al. (à direita)... 22

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xivxiv xivxiv

28 dias com a relação entre absorções de água dos agregados da mistura nas campanhas de

Leite, Soberón e Kou et al. (à esquerda), e sem Kou et al. (à direita)... 22

Figura 2.19 – Variação da relação entre resistências à tracção por compressão diametral aos 28 dias com a relação entre massas volúmicas dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Figueiredo, Gomes, Matias e Rocha e Resende ... 23

Figura 2.20 – Variação da relação entre resistências à tracção por compressão diametral aos 28 dias com a relação entre absorções de água dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Figueiredo, Gomes, Matias e Rocha e Resende ... 23

Figura 2.21 – Diagrama tensão-extensão de um BR e um BAGRB ... 25

Figura 2.22 – Variação do módulo de elasticidade com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 25

Figura 2.23 – Variação da relação entre módulos de elasticidade aos 28 dias com a relação entre massas volúmicas dos agregados da mistura nas campanhas de Kou et al., Carrijo, Leite e Soberón (à esquerda), e sem Leite (à direita) ... 26

Figura 2.24 – Variação da relação entre módulos de elasticidade aos 28 dias com a relação entre absorções de água dos agregados da mistura nas campanhas de Kou et al., Carrijo, Leite e Soberón (à esquerda), e sem Leite (à direita) ... 27

Figura 2.25 – Variação da relação entre módulos de elasticidade aos 28 dias com a relação entre massas volúmicas dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Ferreira, Figueiredo, Gomes e Rocha e Resende (à esquerda), e sem Rocha e Resende (à direita) ... 27

Figura 2.26 – Variação da relação entre módulos de elasticidade aos 28 dias com a relação entre absorções de água dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Ferreira, Figueiredo, Gomes e Rocha e Resende (à esquerda), e sem Rocha e Resende e Figueiredo (à direita)... 27

Figura 2.27 – Variação da relação entre resistências ao desgaste por abrasão com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 28

Figura 2.28 – Variação da resistência ao desgaste por abrasão com a taxa de substituição de AP por AGR cerâmicos ... 29

Figura 2.29 - Variação da relação entre resistências ao desgaste por abrasão com a taxa de substituição de AFP por AFR ... 29

Figura 2.30 – Variação da relação entre desgastes por abrasão com a relação entre massas volúmicas dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Matias e Rosa (à esquerda), sem Matias (ao centro) e sem Rosa (à direita)... 30

Figura 2.31 – Variação da relação entre desgastes por abrasão com a relação entre absorções de água dos agregados da mistura nas campanhas de Evangelista, Matias e Rosa (à esquerda), sem Matias (ao centro) e sem Rosa (à direita)... 30

Figura 2.32 – Influência da cura húmida na resistência à compressão... 33

Figura 2.33 – Influência das condições de cura na resistência à compressão aos 28 dias ... 34

Figura 2.34 – Ciclo da cura a vapor ... 35

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xvxvxvxv Figura 2.36 – Variação da resistência à compressão aos 7, 28 e 90 dias com a taxa de

substituição de AGP por AGRB ... 36

Figura 2.37 – Evolução da resistência à tracção por compressão diametral ao longo do tempo ... 37

Figura 2.38 – Variação da resistência à tracção por compressão diametral aos 28 dias com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 37

Figura 2.39 – Influência das condições de cura e da sua duração, no módulo de elasticidade 38 Figura 2.40 – Variação do módulo de elasticidade aos 28 dias com a taxa de substituição de AGP por AGRB... 39

Figura 2.41 – Influência das condições e do método de acabamento na resistência à abrasão ... 40

Figura 2.42 – Influência da porosidade na resistência ao desgaste por abrasão ... 41

Figura 2.43 – Influência das condições de cura e da sua duração na resistência à abrasão .... 41

Figura 3.1 – Cofragem em construção para a recepção do BO ... 47

Figura 3.2 – Correlação entre fcm 28 e relação a/c... 52

Figura 3.3 – Curva de referência de Faury ... 58

Figura 3.4 – Britadeira de maxilas... 60

Figura 3.5 – Regulação da abertura das maxilas ... 60

Figura 3.6 – Chapas de regulação da abertura das maxilas ... 60

Figura 3.7 – Secagem das amostras em estufa ventilada a 110 ºC ... 63

Figura 3.8 – Coluna de peneiros ... 63

Figura 3.9 – Máquina de peneiração ... 64

Figura 3.10 – Pesagem da fracção retida num dado peneiro ... 64

Figura 3.11 – Picnómetro com o provete de ensaio (Dmáx entre 4 mm e 31.5 mm) ... 69

Figura 3.12 – Secagem da superfície dos agregados (Dmáx entre 4 mm e 31.5 mm) ... 69

Figura 3.13 – Picnómetro com o provete de ensaio (Dmáx entre 0.063 mm e 4 mm) ... 69

Figura 3.14- Secagem da superfície dos agregados (Dmáx entre 0.063 mm e 4 mm) ... 69

Figura 3.15 – Amostras em estufa ... 72

Figura 3.16 – Colocação do provete de ensaio no recipiente... 72

Figura 3.17 – Máquina de Los Angeles ... 73

Figura 3.18 – Lavagem das amostras... 74

Figura 3.19 – Provete de ensaio, antes de ser inserido na máquina de Los Angeles... 74

Figura 3.20 – Colocação do provete de ensaio no interior da câmara ... 75

Figura 3.21 – Colocação da carga abrasiva no interior da câmara ... 75

Figura 3.22 – Peneiração do material após desgaste... 75

Figura 3.23 – Lavagem do material após desgaste e peneiração ... 75

Figura 3.24 – Separação das partículas não-cúbicas... 79

Figura 3.25 – Pesagem do material, após separação ... 79

Figura 3.26 – Colocação do cesto de rede no tanque com água ... 82

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xvixvi xvixvi

Figura 3.28 – Equipamento para o ensaio de abaixamento ... 85

Figura 3.29 – Medição do abaixamento sofrido pelo betão ... 85

Figura 3.30 – Formas de abaixamento ... 85

Figura 3.31 – Vibração do provete de ensaio ... 87

Figura 3.32 – Nivelamento da superfície ... 87

Figura 3.33 – Limpeza do exterior do recipiente... 87

Figura 3.34 – Pesagem do recipiente com o betão fresco ... 87

Figura 3.35 – Prensa hidráulica de 4 colunas... 89

Figura 3.36 – Controlo da prensa hidráulica de 4 colunas ... 89

Figura 3.37 – Pesagem do provete ... 91

Figura 3.38 – Rotura do provete (ensaio de compressão) ... 91

Figura 3.39 – Roturas satisfatórias de provetes cúbicos ... 91

Figura 3.40 – Roturas não satisfatórias de provetes cúbicos ... 91

Figura 3.41 – Exemplo ilustrativo de um posicionador ... 93

Figura 3.42 – Prensa hidráulica de 4 colunas e respectivo controlador ... 93

Figura 3.43 – Posicionador e faixas de cartão prensado utilizadas... 93

Figura 3.44 – Posicionamento do provete ... 95

Figura 3.45 – Rotura do provete (ensaio de tracção por compressão diametral) ... 95

Figura 3.46 – Prensa hidráulica com provete ... 98

Figura 3.47 – Rótula metálica ... 98

Figura 3.48 – PC e data logger (à esquerda) e controlo da prensa hidráulica (à direita)... 98

Figura 3.49 – Máquina de abrasão de Böhme... 99

Figura 3.50 – Distribuição dos pontos de medição ... 101

Figura 3.51 – Provete de ensaio ... 101

Figura 3.52 – Provete durante o ensaio ... 101

Figura 3.53 – LCC – cura em ambiente de laboratório ... 103

Figura 3.54 – OEC – cura em ambiente exterior (não controlado) ... 104

Figura 3.55 – Estrutura de abrigo do termo-higrómetro... 104

Figura 3.56 – WCC – cura em câmara húmida... 105

Figura 3.57 – WIC – cura por imersão em água ... 105

Figura 4.1 – Curva granulométrica da areia fina... 108

Figura 4.2 – Curva granulométrica da areia grossa... 109

Figura 4.3 – Curva granulométrica do bago de arroz ... 110

Figura 4.4 – Curva granulométrica da brita 1... 111

Figura 4.5 – Curva granulométrica da brita 2... 112

Figura 4.6 - Curva granulométrica dos agregados reciclados de betão ... 113

Figura 4.7 – Evolução da absorção de água dos AGRB ... 119

Figura 4.8 – Resultados do ensaio de abaixamento (4.ª fase experimental) ... 120

Figura 4.9 – Resultados do ensaio de determinação da massa volúmica do betão fresco ... 121

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xviixvii xviixvii Figura 4.11 – Evolução da resistência à compressão com a idade do betão (LCC)... 125 Figura 4.12 – Evolução da resistência à compressão com a idade do betão (WCC) ... 126 Figura 4.13 – Evolução da resistência à compressão com a idade do betão (WIC) ... 126 Figura 4.14 - Variação da resistência à compressão com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 127 Figura 4.15 – Variação da relação entre resistências à compressão do betão, com a relação entre massas volúmicas dos agregados (à esquerda) e a relação entre absorções de água dos agregados (à direita) ... 129 Figura 4.16 – Resumo da variação da relação entre resistências à compressão do betão, com a relação entre massas volúmicas dos agregados (à esquerda) e a relação entre absorções de água dos agregados (à direita), da presente investigação e dos levantamentos de Alves e Robles ... 129 Figura 4.17 – Variação da resistência à tracção por compressão diametral com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 130 Figura 4.18 – Variação da relação entre resistências à tracção por compressão diametral, com a relação entre massas volúmicas dos agregados (à esquerda) e a relação entre absorções de água dos agregados (à direita) ... 132 Figura 4.19 – Resumo da variação da relação entre resistências à tracção por compressão diametral, com a relação entre massas volúmicas dos agregados (à esquerda) e a relação entre absorções de água dos agregados (à direita), da presente investigação e dos levantamentos de Alves e Robles ... 132 Figura 4.20 – Variação do módulo de elasticidade com a taxa de substituição de AGP por AGRB ... 134 Figura 4.21 – Variação da relação entre módulos de elasticidade do betão, com a relação entre massas volúmicas dos agregados (à esquerda) e a relação entre absorções de água dos agregados (à direita) ... 135 Figura 4.22 – Resumo da variação da relação entre módulos de elasticidade do betão, com a relação entre massas volúmicas dos agregados (à esquerda) e a relação entre absorções de água dos agregados (à direita), da presente investigação e dos levantamentos de Alves e Robles ... 136 Figura 4.23 – Comparação da resistência ao desgaste por abrasão dos diferentes ambientes de cura com as referências bibliográficas ... 137 Figura 4.24 – Variação da relação entre desgastes por abrasão com a relação entre massas volúmicas dos agregados da presente campanha e do levantamento de Alves (2007); sem Matias (ao centro), e sem Rosa (à direita) ... 138 Figura 4.25 – Variação da relação entre desgastes por abrasão com a relação entre absorções de água dos agregados da presente campanha e do levantamento de Alves (2007); sem Matias (ao centro), e sem Rosa (à direita)... 138

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xixxixxixxix

Quadro 2.1 – Resultados do ensaio de Los Angeles das referências bibliográficas... 6

Quadro 2.2 – Massas volúmicas das referências bibliográficas ... 7

Quadro 2.3 – Absorções de água das referências bibliográficas ... 8

Quadro 2.4 – Resultados do ensaio de compressão de Hansen e Marga (1988)... 14

Quadro 3.1 – Quantidades, dimensões e idade dos provetes ensaiados ... 46

Quadro 3.2 – Composição do betão de origem (C30/37) ... 48

Quadro 3.3 – Resultados do ensaio de compressão do BO (28 dias)... 48

Quadro 3.4 – Desvio padrão em função do grau de controlo de produção ... 51

Quadro 3.5 – Relação entre o volume de vazios e a máxima dimensão dos agregados... 53

Quadro 3.6 – Valores dos parâmetros K e K’ ... 54

Quadro 3.7 – Valores dos parâmetros A e B ... 58

Quadro 3.8 – Percentagem de material passante por peneiro ... 59

Quadro 3.9 – Volume relativo de cada fracção granulométrica... 59

Quadro 3.10 – Composição do betão de referência (BR)... 59

Quadro 3.11 – Aberturas das maxilas e combinações de placas... 61

Quadro 3.12 – Análise granulométrica AGRB (#6 – 22 mm – 15 mm)... 61

Quadro 3.13 – Massa dos provetes de ensaio (análise granulométrica)... 63

Quadro 3.14 – Massa dos provetes de ensaio (massa volúmica e absorção de água) ... 67

Quadro 3.15 – Volumetria do recipiente de ensaio (massa volúmica aparente) ... 71

Quadro 3.16 – Massa dos provetes de ensaio (índice de forma) ... 78

Quadro 3.17 – Quantidade, dimensões e idade dos provetes (ensaio compressão)... 90

Quadro 4.1 – Massas M0, M1 e M2, referentes ao ensaio da areia fina ... 108

Quadro 4.2 – Análise granulométrica da areia fina... 108

Quadro 4.3 – Massas M0, M1 e M2, referentes ao ensaio da areia grossa ... 109

Quadro 4.4 – Análise granulométrica da areia grossa... 109

Quadro 4.5 – Massas M0, M1 e M2, referentes ao ensaio do bago de arroz ... 110

Quadro 4.6 – Análise granulométrica do bago de arroz ... 110

Quadro 4.7 – Massas M0, M1 e M2, referentes ao ensaio da brita 1 ... 111

Quadro 4.8 – Análise granulométrica da brita 1... 111

Quadro 4.9 – Massas M0, M1 e M2, referentes ao ensaio da brita 2 ... 112

Quadro 4.10 – Análise granulométrica da brita 2... 112

Quadro 4.11 – Massas M0, M1 e M2, referentes ao ensaio dos AR de betão ... 113

Quadro 4.12 - Análise granulométrica dos AR de betão ... 113

Quadro 4.13 – Massas volúmicas e absorção de água dos agregados ... 114

Quadro 4.14 - Massas volúmicas e absorção de água dos agregados de estudos anteriores 115 Quadro 4.15 – Massas volúmicas aparentes dos agregados ... 116

Quadro 4.16 – Resultados do ensaio de desgaste de Los Angeles ... 116

Quadro 4.17 – Teor de humidade dos AGP e AGRB ... 117

(22)

xxxx xxxx

Quadro 4.19 – Resultados do ensaio de determinação da massa volúmica do betão fresco.. 121 Quadro 4.20 – Resistência à compressão aos 7, 28 e 56 dias (OEC) ... 122 Quadro 4.21 – Resistência à compressão aos 7, 28 e 56 dias (LCC)... 122 Quadro 4.22 – Resistência à compressão aos 7, 28 e 56 dias (WCC) ... 123 Quadro 4.23 – Resistência à compressão aos 7, 28 e 56 dias (WIC) ... 123 Quadro 4.24 – Resistência à tracção por compressão diametral ... 130 Quadro 4.25 – Resultados do ensaio de determinação do módulo de elasticidade... 133 Quadro 4.26 – Resultados do ensaio de resistência ao desgaste por abrasão ... 136

(23)

xxixxixxixxi AFP agregados finos principais ou naturais;

AFR agregados finos reciclados ou secundários;

AGP agregados grossos primários ou naturais;

AGR agregados grossos reciclados ou secundários;

AGRB agregados grossos reciclados ou secundários de betão;

AP agregados primários ou naturais, de origem pétrea;

AR agregados reciclados ou secundários;

BAGR betão fabricado com incorporação apenas de agregados reciclados, mesmo que não substituindo na totalidade os agregados grossos primários;

BAGRB betão fabricado com incorporação apenas de agregados reciclados de betão, mesmo que não substituindo na totalidade os agregados grossos primários;

BAGRC betão fabricado com incorporação apenas de agregados reciclados cerâmicos, mesmo que não substituindo na totalidade os agregados grossos primários;

BAR betão fabricado com incorporação, mesmo que parcial, de agregados reciclados;

BO betão de origem;

BR betão de referência ou convencional, sem incorporação de agregados reciclados;

B20 betão com 20% de substituição de AGP por AGRB;

B50 betão com 50% de substituição de AGP por AGRB;

B100 betão com substituição integral de AGP por AGRB;

LCC laboratory conditions curing – cura em ambiente de laboratório;

OEC outer environment curing – cura em ambiente exterior (ambiente não controlado);

RCD resíduos de construção e demolição;

WCC wet chamber curing – cura em câmara húmida;

WIC water immersion curing – cura por imersão em água.

(24)

xxiixxii xxiixxii

(25)

1111

1 INTRODUÇÃO

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Por todo o mundo, o ramo da construção é um dos mais vastos sectores que compõem a indústria de um país. Todos os dias são produzidos milhares de toneladas de resíduos de construção e demolição (RCD), sendo estes posteriormente depositados em locais não apropriados, tais como aterros, ou ilegalmente depostos em terrenos baldios (situação bastante corrente em Portugal). Apenas uma pequena percentagem destes resíduos é reutilizada, sendo que, ao nível do território nacional, essa reciclagem é, basicamente, nula.

Só em Portugal são produzidos, em média per capita, 440 kg de RCD por ano, sendo este número apenas uma estimativa de ordem inferior, pois a grande maioria dos resíduos não é actualmente declarada (BÁRRIA, 2006).

Estima-se que apenas 28%, de 100 milhões de toneladas de RCD produzidos anualmente na União Europeia, sejam reaproveitados. Contudo, existe uma grande disparidade de valores entre países; num extremo, encontram-se países onde este valor atinge 90% de reciclagem de inertes, como por exemplo a Dinamarca, a Holanda e a Bélgica, e no outro, países como Portugal, a Espanha (exceptuando a zona da Catalunha) e Grécia, onde este valor é inferior a 5% (BÁRRIA, 2006).

Embora a construção civil seja uma actividade bastante antiga, só recentemente se começou a equacionar a problemática dos RCD, em parte devido à crescente consciencialização ambiental da população mundial.

O grande entrave na resolução desta problema, a nível nacional, reside na inexistência, até há pouco tempo¹, de um enquadramento legal na gestão de RCD e na falta de vontade política para a sua abordagem, sem esquecer que, até agora, a disponibilidade de agregados principais (AP) não era posta em causa, devido à vasta disponibilidade de recursos naturais.

Existe ainda o problema de os projectistas e empreiteiros encararem os agregados reciclados (AR) como resíduos ou, quando muito, como subprodutos. Esta mentalidade encontra-se no entanto ultrapassada, sendo que os AR possuem um enorme potencial de aproveitamento como agregados grossos reciclados (AGR), no fabrico de betão estrutural com a incorporação de agregados grossos reciclados (BAGR), por substituição dos agregados grossos primários de origem pétrea (AGP).

1 Apenas recentemente foi publicado no Diário da República, a 12 de Março de 2008, o Decreto-Lei n.º 46/2008 que regula e estabelece as normas técnicas relativas às operações de gestão de RCD.

(26)

22 22

No entanto, o conhecimento das propriedades e desempenho estrutural do betão com incorporação de agregados reciclados (BAR) é reduzido, comparativamente ao betão composto apenas por agregados naturais ou betão de referência (BR), visto este último ser já objecto de múltiplos estudos e investigações há vários anos. Este desconhecimento dificulta a adopção e ampla utilização dos BAR.

Posto isto, é fundamental efectuar investigações que permitam aprofundar e comprovar o comportamento do betão com incorporação de agregados reciclados e estabelecer as suas condições de aplicabilidade, de modo a criar as bases necessárias à elaboração de regulamentos técnicos.

É com base nestes pressupostos que surge esta dissertação, em que se realizará uma investigação sobre betões estruturais com inclusão de agregados grossos reciclados de betão (BAGRB), mais precisamente na influência das condições de cura no desempenho mecânico dos mesmos.

1.2 OBJECTIVOS DA DISSERTAÇÃO

A dissertação apresentada de seguida, desenvolvida no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Civil, pretende contribuir para o aprofundamento da investigação existente no domínio da gestão e reutilização dos RCD, de modo a reduzir o impacte ambiental provocado por estes e diminuir a utilização de recursos naturais, normalmente consumidos na produção de betões. Pretende-se, com a realização deste trabalho de investigação, avaliar a influência das condições de cura no desempenho mecânico de BAGRB, para diferentes taxas de substituição de AGP por AGRB, e ainda comparar este com o BR, avaliando o efeito da incorporação dos AGRB no desempenho do betão.

Para tal, desenvolveu-se uma campanha experimental na qual foram produzidos betões com diferentes taxas de incorporação de AGRB (0% ou BR, 20, 50 e 100%), posteriormente submetidos a quatro condições de cura distintas (ambiente de laboratório, ambiente exterior, ambiente saturado e imersão em água). Relativamente ao desempenho mecânico, as propriedades avaliadas foram: resistência à compressão, resistência à tracção, módulo de elasticidade e resistência ao desgaste por abrasão. As comparações entre os desempenhos dos betões têm como condição que todos apresentem a mesma composição volumétrica, curva granulométrica, relação a/c efectiva e trabalhabilidade.

De referir que, a par desta dissertação, foi realizada uma outra subordinada ao mesma tema, mas focando o aspecto da durabilidade de betões com agregados reciclados de betão, realizada pelo aluno Pedro Miguel Evaristo Amorim, também do Instituto Superior Técnico.

(27)

3333 1.3 METODOLOGIA E ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

A metodologia planeada para a realização deste trabalho de investigação, que culminou com a redacção da presente dissertação, teve como primeira etapa a recolha de informação através de uma pesquisa bibliográfica realizada a nível nacional e internacional. Pretendeu-se adquirir um conhecimento global sobre o tema em questão, reunir os instrumentos necessários à planificação e elaboração da campanha experimental e ganhar sensibilidade para a análise dos resultados dos ensaios.

A etapa seguinte foi a preparação do plano de ensaios, com base nos elementos bibliográficos apropriados, tais como normas e ensaios normalizados de agregados e de betão estrutural.

Esta fase apresenta-se como ponto fulcral desta dissertação, já que se pretendeu definir todo o plano de acções a realizar na campanha experimental. Deste modo, foram determinados e planificados em detalhe os ensaios a realizar, assim como a monitorização dos seus resultados, constando ainda, no plano de ensaios, os recursos e as quantidades de materiais necessárias.

Após a sua planificação, a campanha experimental, composta pela realização dos ensaios e recolha de resultados, foi executada. Esta seguiu rigorosamente o previsto no plano de ensaios, ainda que sem dispensar a capacidade crítica necessária a qualquer projecto. Na primeira fase da campanha experimental, procedeu-se à preparação de todo o material necessário para a realização dos ensaios, ou seja, obtenção de agregados grossos reciclados (AGR) a serem incorporados, bem como de agregados naturais, areia e cimento. A segunda fase da campanha experimental foi reservada à caracterização dos agregados, tanto os reciclados (AGRB) como os primários (grossos e finos), que foram empregues no fabrico do betão. Na terceira fase, pretendeu-se avaliar e corrigir a composição de cada um dos betões, de forma a obter-se uma trabalhabilidade correcta, garantindo-se assim uma fluidez adequada do material, sem que exista separação dos materiais constituintes do mesmo. É importante manter a mesma trabalhabilidade entre os diferentes betões, de forma a isolar a variável referente às condições de cura, para que no final seja possível realizar comparações entre os resultados obtidos para cada tipo de cura. A quarta e última fase da campanha experimental, teve por objectivo avaliar os diferentes tipos de betões fabricados sob o ponto de vista do desempenho mecânico e da deformabilidade.

Numa quarta etapa, procedeu-se ao tratamento e análise conjunta dos resultados obtidos, com base no desempenho dos BAGRB, em função da taxa de substituição em causa e das condições de cura a que foram submetidos. Discutiram-se e justificaram-se os comportamentos registados, que foram analisados através de uma identificação das causas, tendo-se confrontado os resultados desta dissertação com os obtidos por outros investigadores na área da utilização de AGRB no fabrico de betões estruturais.

(28)

44 44

Finalmente, na última etapa deste trabalho de investigação, passou-se à concretização da dissertação, na qual se propôs compilar todas as informações, análises, discussões e conclusões, e organizá-las e apresentá-las num texto coerente, conciso e claro. Deste modo, organizando toda esta informação sobre a forma de dissertação, e considerando todas as fases necessárias para a sua elaboração, obtêm-se seis capítulos, cujo conteúdo é a seguir descrito:

capítulo 1: este capítulo consiste essencialmente numa introdução, com algumas considerações iniciais acerca dos principais motivos de desenvolvimento da dissertação e seus objectivos; por fim, é apresentada a metodologia utilizada para a sua elaboração e a forma como está organizada e distribuída a informação obtida;

capítulo 2: este capítulo dedica-se a um levantamento do state of the art, a nível nacional e internacional, com a descrição e análise dos resultados obtidos nas diferentes investigações desenvolvidas acerca do uso de AR, com relevância para este trabalho de investigação, dando notícia das particularidades e nuances decorrentes; a última parte deste capítulo é exclusivamente dedicada ao tema da influência das condições de cura no desempenho dos betões;

capítulo 3: neste capítulo, descreve-se o programa experimental desenvolvido, nomeadamente em termos de apresentação e ilustração dos ensaios realizados (tipo, objectivos, normas, procedimentos, aparelhos e utensílios) sobre os agregados, betão no estado fresco e betão no estado endurecido; são também apresentados os cálculos efectuados para a determinação das composições dos betões testados, bem como a descrição das condições de cura às quais estes foram submetidos;

capítulo 4: este capítulo dedica-se à apresentação dos resultados obtidos durante a campanha experimental, para todos os ensaios descritos no capítulo 3, tentando extrair conclusões destes, aferindo a variação de desempenho dos betões com o aumento da incorporação de AGRB e a influência das condições de cura, por comparação com o BR; estabelece-se ainda, quando aplicável, comparação com os resultados das outras investigações, recolhidos no capítulo 2;

capítulo 5: neste capítulo, apresentam-se as conclusões estabelecidas durante esta investigação, realçando-se os resultados obtidos relativamente à influência das condições de cura nos BAGRB, para além das justificações encontradas para estes;

complementa-se o capítulo com a apresentação de várias propostas de trabalhos a realizar futuramente, com vista a caracterizar os parâmetros em falta ou no sentido de esclarecer dúvidas pendentes, bem como aprofundar o conhecimento na área de utilização de agregados reciclados na produção de betão;

capítulo 6: este capítulo destina-se à apresentação da bibliografia que serviu de referência para este trabalho.

Por fim, esta dissertação encerra ainda os anexos referenciados ao longo do texto.

(29)

5555

2 STATE OF THE ART

2.1 INTRODUÇÃO

Neste capítulo, pretende-se apresentar de forma sucinta os resultados obtidos em outras investigações relativas à incorporação de agregados grossos reciclados de betão (AGRB) em novos betões, assim como a influência de diferentes tipos de cura no seu desempenho mecânico.

Numa primeira análise, abordam-se as propriedades dos agregados reciclados, seguidas do desempenho mecânico e deformabilidade dos betões. São focados os aspectos com maior relevância para a realização da campanha experimental e para a posterior análise e discussão dos resultados, com especial ênfase na influência das condições de cura.

2.2 PROPRIEDADES DOS AGREGADOS RECICLADOS DE BETÃO

2.2.1 Resistência mecânica

A resistência mecânica dos AR é, em princípio, inferior à dos seus homólogos naturais, devido à argamassa endurecida aderida aos primeiros. Deste modo, os AR de betão apresentam uma menor resistência ao esmagamento e desgaste, comparativamente aos AP. Contudo, a resistência de betões de gama média / baixa depende fundamentalmente da resistência da pasta de cimento.

A resistência dos agregados apenas assume uma importância particular na resistência do betão, caso a primeira seja cerca de duas vezes inferior a da pasta de cimento (BRITO, 2005;

COUTINHO, 1988). A título de exemplo, referem-se os betões com incorporação de agregados leves e agregados cerâmicos (reciclados ou não), assim como os AR provenientes de betões de muito fraca resistência. É ainda de destacar o caso dos BAR de elevado desempenho, todavia, não se tem tentando fabricar este tipo de betão, nem se prevê, actualmente, que esta seja uma reutilização expectável para os AR.

Não obstante esta propriedade não revelar uma particular importância no caso dos AR de betão, Hansen (1992) refere que estes, usualmente, satisfazem os requisitos mínimos impostos pelas normas vigentes.

O ensaio de Los Angeles permite aferir a resistência dos agregados à abrasão e ao desgaste, sendo referido como um bom indicador da resistência mecânica dos mesmos. Relativamente a

(30)

66 66

este ensaio, a norma LNEC E-373 estipula um limite de 50% de desgaste máximo, para agregados a serem incorporados no fabrico de betões estruturais.

No Quadro 2.1, é exposto o resumo do levantamento bibliográfico realizado relativamente à perda por desgaste (∆LA), segundo o ensaio de Los Angeles.

Quadro 2.1 – Resultados do ensaio de Los Angeles das referências bibliográficas

Autor Agregado ∆ LA (%)

AGRB / 6 - 12 mm 29.5 Barra e Vazquez (1998)

AGRB / 12 - 20 mm 31.0

AGP 28.5

Gomes (2008)

AGRB 38.0

AGP 11.0

Movassaghi (2006)

AGRB 34.3

2.2.2 Massa volúmica e baridade

É amplamente aceite na comunidade científica que a massa volúmica e a baridade (também designada por massa volúmica aparente) dos AR é menor, comparativamente aos seus homólogos pétreos. Tal deve-se à argamassa que se encontra aderida aos AR de betão, que possui uma porosidade superior à da rocha (HANSEN, 1992).

Por outras palavras, baridade é a massa por unidade de volume aparente de um determinado conjunto de agregados, dependendo do grau de compactação, da curva granulométrica e da forma dos agregados, mas não do processo de trituração (BRITO, 2005).

Müeller e Winkler (1999) referem que a discrepância entre a densidade das partículas e a sua massa volúmica aparente depende directamente da sua dimensão, sendo que as partículas de maiores dimensões apresentam uma menor variação (Figura 2.1).

Figura 2.1 – Variação da densidade das partículas com a sua dimensão (MÜELLER E WINKLER, 1999)

(31)

7777 Segundo Brito (2005), quanto maior a massa volúmica, tanto das partículas como do seu conjunto (baridade), melhor será o desempenho do betão que estas incorporem, sendo deste modo uma medida indirecta da sua “qualidade”.

No Quadro 2.2, é exposto o resumo do levantamento bibliográfico realizado, relativamente às massas volúmicas dos agregados, sendo que ρa se refere à massa volúmica do material impermeável, ρ_rd à massa volúmica das partículas secas em estufa, ρ_ssd à massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca e ρ_b à massa volúmica aparente (baridade).

Quadro 2.2 – Massas volúmicas das referências bibliográficas

Autor Agregado ρa (kg/dm³) ρrd (kg/dm³) ρssd (kg/dm³) ρb (kg/dm³)

AGRB / 6 - 12 mm 2.69 2.24 2.41 -

Barra e Vazquez (1998)

AGRB / 12 - 20 mm 2.69 2.27 2.43 -

Brita 1 2.70 2.65 2.67 1.42

Brita 2 2.69 2.60 2.64 1.33

Ferreira (2007)

AGRB 2.66 2.30 2.44 1.14

Brita 1 2.62 2.57 2.59 1.53

Brita 2 2.61 2.53 2.57 1.53

Gomes (2007)

AGRB 2.66 2.45 2.53 1.30

AGP 2.69 2.63 2.65 1.42 / 1.43

Matias (2005)

AGRB 2.61 2.36 2.45 1.25 / 1.26

AGP 2.76 2.66 2.69 -

AGRB 2.58 2.28 2.40 -

2.2.3 Absorção de água

A absorção de água dos agregados depende da porosidade destes, pelo que a absorção dos AR de betão, finos ou grossos, se encontra profundamente relacionada com a argamassa aderida aos mesmos. A elevada porosidade da argamassa aderida às partículas recicladas induz que estas apresentem uma absorção de água substancialmente superior à dos AGP.

A elevada porosidade dos AGRB, e consequentemente a sua maior absorção de água, é a principal propriedade responsável pelas divergências existentes ao nível do desempenho mecânico e da durabilidade entre o BR e o BAR, assim como da trabalhabilidade dos mesmos.

Sanchez (2004) refere que absorção registada pelos AP oscila entre 0 e 4%, o que se traduz numa absorção de água desprezável aquando da amassadura, sem que a relação a/c² seja afectada (COUTINHO, 1988). Todavia, o mesmo autor registou valores de absorção de água, por parte da argamassa aderida, entre 16 e 17%.

2 Relação água / cimento aparente: quociente entre a quantidade total de água introduzida na amassadura e a quantidade de cimento.

(32)

88 88

Hasaba et al. (1981), secundados por Hansen e Narud (1983), que desenvolveram estudos subordinados à temática dos AR de betão, obtiveram valores de absorção de água próximos de 7%, relativamente às partículas grossas (dimensões entre 5 e 25 mm) e de 11% para a parcela fina (dimensões inferiores a 5 mm).

Segundo Coutinho (1988), são admissíveis valores de absorção de água até 5%, sem que seja necessário proceder a ensaios adicionais. Já a norma japonesa JIS A 5021 (2005) “Recycled aggregate for concrete – class H” estabelece como limite máximo de absorção de água o valor de 3%, tanto para agregados finos como grossos.

No Quadro 2.3, é exposto o resumo do levantamento bibliográfico realizado, relativamente à absorção de água dos agregados (WA).

Quadro 2.3 – Absorções de água das referências bibliográficas

Autor Agregado WA(%)

AGRB / 6 - 12 mm 16.8 Barra e Vazquez (1998)

AGRB / 12 - 20 mm 15.6

Areia 2.3

Brita 1 0.7 Brita 2 1.2 Ferreira (2007)

AGRB 5.8

Brita 1 2.2 Brita 2 2.3 Gomes (2007)

AGRB 8,5

AFRB 11.0

Hasaba et al. (1981)

AGRB 7.0

AGP 0.8

Matias (2005)

AGRB 4.1

AGP 1.4

AGRB 11.6

Além da elevada absorção de água registada nos AGRB, verifica-se que esta ocorre nos instantes iniciais, pelo que a relação a’/c³ efectiva é afectada. Mellman et al. (1999) referem que 70 a 95% da absorção de água dos agregados reciclados ocorre durante os primeiros 10 minutos de imersão. Os resultados obtidos por Sanchez (2004) (Figura 2.2) e Bairagi et al.

(1993) vão de encontro a estes valores, tendo estes investigadores chegado a absorções, após 10 minutos de imersão em água, de 90 e 76%, respectivamente.

De modo a evitar que a relação a’/c dos BAGRB seja afectada, é possível recorrer-se à pré- -saturação dos AR ou adicionando uma quantidade extra de água durante a amassadura, compensando deste modo a que será absorvida pelos AGRB.

3 Relação água / cimento efectiva: quociente entre a quantidade de água disponível na amassadura para hidratação do cimento e a quantidade de cimento.

(33)

9999 Figura 2.2 – Absorção de água dos AGRB após 10 minutos e após 24 horas (SANCHEZ, 2004)

Ferreira (2007) realizou um estudo sobre a influência da pré-saturação dos AGRB, comparando-a com o método de compensação de água de amassadura. Ao analisar a evolução da absorção de água ao longo do tempo (Figura 2.3), e a par das anteriores referências bibliográficas, obteve que 70% da absorção potencial de água dos AGRB ocorre no primeiro minuto, sendo atingindo o valor de 90% após 5 minutos. O mesmo autor concluiu ainda que a pré-saturação dos AGRB foi prejudicial ao desempenho mecânico do betão e, em especial, ao desempenho de durabilidade, sendo por isso preferível proceder-se à compensação de água durante a amassadura, como forma de controlar os efeitos da elevada absorção de água dos AGRB.

Figura 2.3 – Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB (FERREIRA, 2007)

2.2.4 Forma das partículas

A forma das partículas de agregado influencia directamente as propriedades do betão, assim como a sua trabalhabilidade, o ângulo de atrito interno, a compacidade e, em última análise, todas as que dependem da quantidade de água de amassadura (COUTINHO, 1988; BRITO, 2005).

(34)

1010 1010

Partículas mais arredondadas, isto é, menos angulosas originam um ângulo de atrito interno do betão inferior, o que conduz a uma melhor trabalhabilidade e melhor compacidade da mistura (COUTINHO, 1988). Deste modo, o processo de obtenção dos agregados adquire uma importância fulcral na forma das partículas.

No que diz respeito aos AP, estes são tipicamente britados ou rolados, sendo que os AR são necessariamente britados. Os agregados rolados apresentam, em princípio, uma forma mais arredondada, o que contribui positivamente no desempenho do betão que compõe. Quanto aos agregados britados, pétreos e reciclados, as melhores granulometria e forma são obtidas recorrendo inicialmente a uma britadeira de maxilas, seguida de uma rotativa (GONÇALVES e NEVES, 2003).

Comparativamente, os AGRB apresentam usualmente uma superfície mais rugosa e um formato mais alongado do que os AGP que lhes deram origem (BRITO, 2005; GONÇALVES, 2001). Sanchez (2004), reportando-se a Kikuchi et al. (1998), refere que betões com relações a/c elevadas originam AR de formato mais arredondado. Tal facto justifica-se pela menor resistência do betão de origem, que deste modo permite um maior desgaste e erosão dos AGRB.

Relativamente à maior rugosidade dos AGRB face aos seus homólogo naturais, não obstante tal poder contribuir para um aumento da resistência da mistura, devido a se estabelecerem melhores ligações entre a matriz cimentícia e os primeiros, conduz também a uma redução da sua trabalhabilidade, devido ao aumento da superfície específica. Este efeito é ainda conducente a um aumento da absorção de água dos AGR em relação aos AGP (BRITO, 2005).

A forma das partículas pode ser aferida recorrendo a variados ensaios, entre os quais se destacam a determinação do índice de forma, índice volumétrico, índice de angulosidade, índice de achatamento, coeficiente volumétrico e coeficiente de escoamento.

Na presente dissertação, apenas se determinou o índice de forma, ensaio preconizado pela norma europeia NP EN 933-4 (2002).

A actual regulamentação portuguesa ainda se baseia no índice volumétrico, determinado pela especificação portuguesa LNEC E-223 (1968). No entanto, a “Technical guideline for recycled aggregate concrete in Hungary” estabelece que, para classes de betões entre C8/10 e C16/20, o índice de forma seja no máximo SI40 (SI<40) e, para betões C20/25 e de classe superior, SI20.

(35)

11111111 2.3 PROPRIEDADES DOS BETÕES COM INCORPORAÇÃO DE AGREGADOS

GROSSOS RECICLADOS DE BETÃO

2.3.1 Trabalhabilidade

O conceito de trabalhabilidade é bastante extenso, envolvendo uma série de propriedades físicas, tais como o ângulo de atrito interno, a coesão, a viscosidade, a massa volúmica, a segregação e a exsudação. Deste modo, a trabalhabilidade afecta de tal forma o desempenho final do betão, mesmo após a presa, que não é razoável proceder-se a uma comparação de betões com trabalhabilidades diferentes (BRITO, 2005).

A trabalhabilidade de uma amassadura é usualmente determinada recorrendo ao ensaio de abaixamento no cone de Abrams, pelo que, para que se possa efectuar uma correcta comparação entre BR e BAGRB, é necessário que ambos possuam abaixamentos iguais (sendo no entanto aceite uma tolerância de ±10 mm). Embora amplamente utilizado, o ensaio do cone de Abrams nem sempre é suficiente para uma correcta avaliação da trabalhabilidade, podendo-se recorrer ao ensaio do tempo de vibração Vêbê (LEITE, 2001; BARRA, 1996).

Admitindo duas composições de betão distintas, sendo uma constituída somente por AP e outra por AR (independentemente da taxa de substituição), mas com curvas granulométricas de agregados análogas, ao recorrer-se a uma relação a/c aparente idêntica obtém-se, invariavelmente, uma trabalhabilidade inferior do BAR, o que conduz a enormes dificuldades de transporte e colocação em obra. Tal deve-se ao facto de os AR apresentarem uma elevada absorção de água (assunto este abordado no sub-capítulo 2.2.3), diminuindo a relação a/c efectiva (BRITO, 2005).

O processo de britagem desempenha um papel significativo no nível de trabalhabilidade, visto influenciar a forma dos agregados (como referido no sub-capítulo 2.2.4). Por outras palavras, agregados com maior superfície específica e mais angulosos, levam a valores de absorção de água superiores e a mais argamassa aderida, conduzindo deste modo a níveis de trabalhabilidade inferiores (BRITO, 2005; NEALEN e RÜHL, 1997).

De modo a manter a mesma trabalhabilidade entre BR e BAGRB análogos, é necessário compensar a maior absorção de água dos AGRB, sendo possível recorrer-se à pré-saturação destes ou adicionando uma quantidade extra de água durante a amassadura, compensando deste modo a que será absorvida pelos mesmos. Contudo, Ferreira (2007) refere que a pré- -saturação dos agregados é prejudicial ao desempenho mecânico do betão e, em especial, ao desempenho de durabilidade, sendo por isso preferível proceder-se à compensação de água durante a amassadura. Não obstante, em ambos os casos regista-se um desempenho inferior dos BAGRB relativamente aos BR, quer em termo mecânicos quer de durabilidade.

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2.3.2 Massa volúmica

A massa volúmica do betão no estado fresco depende directamente da massa volúmica dos elementos que o compõe, com especial ênfase nos agregados, assim como do grau de compactação (existência de ar retido no interior do betão).

A divergência de valores de massa volúmica, no estado fresco, entre um BR e um BAR, análogos tanto na sua curva granulométrica como na sua trabalhabilidade, corresponde à diferença de massa volúmica entre os AR e os AP multiplicada pelo respectivo teor de cada um na massa de betão (Figura 2.4). Por outras palavras, quanto maior for a diferença de massas volúmicas entre os AR e os AP, bem como a taxa de substituição de AP por AR, maior será a diferença de massa volúmica dos respectivos betões em estado fresco.

Naturalmente, devido ao facto de os AGRB apresentarem valores de massa volúmica inferiores aos AGP, a massa volúmica dos BAGRB será inferior à dos seus homólogos naturais.

Contudo, Matias e Brito (2005) referem que a forma dos AGRB, intimamente ligada à britagem que estes sofreram, não influi na massa volúmica do betão no estado fresco.

Figura 2.4 – Relação entre a massa volúmica do betão fresco e a massa volúmica dos agregados (ANGULO, 2005)

Na Figura 2.5, é exposto o resumo do levantamento bibliográfico realizado relativamente à massa volúmica do betão fresco.