DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE CONSTRUÇÃO MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL DISSERTAÇÃO

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1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE CONSTRUÇÃO MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL DISSERTAÇÃO INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE CURA NO DESEMPENHO EM TERMOS DE DURABILIDADE DE BETÕES COM AGREGADOS RECICLADOS DE BETÃO Presidente: Prof. Doutor Jose Manuel Matos Noronha da Camara (IST) Orientador: Prof. Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito (IST) Júri: Prof. Doutor António Manuel Pinho Ramos (FCT) Realizado por: Pedro Miguel Evaristo Amorim Nº: LISBOA, SETEMBRO DE 2008

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3 RESUMO A necessidade de encontrar uma alternativa ao depósito em aterro do crescente volume de resíduos da construção e demolição produzidos anualmente, associada à insustentabilidade do contínuo consumo de recursos naturais, tornam imperioso o reaproveitamento destes resíduos. Uma das hipóteses com maior potencial de reaproveitamento é a utilização dos resíduos da construção e demolição, nomeadamente dos resíduos de betão, como agregados grossos na produção de betão. Contudo, a utilização de agregados grossos reciclados de betão na produção de novo betão enfrenta os problemas associados às diferenças de características entre estes agregados e os agregados naturais, com consequências no desempenho do betão. Na investigação que culminou nesta dissertação, foram produzidos 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, posteriormente conservados em quatro ambientes distintos (ambiente exterior, ambiente de laboratório, ambiente saturado e imerso em água). Nestes betões, foram realizados diversos ensaios, a partir dos quais foi possível avaliar os efeitos nas propriedades do betão da incorporação de agregados grossos reciclados de betão, bem como analisar a influência das condições de cura nos betões com agregados grossos reciclados de betão. Os resultados obtidos confirmam o previsível pior desempenho destes betões face ao betão convencional e revelam que, geralmente, no que toca à durabilidade, as propriedades dos betões com agregados grossos reciclados de betão são ligeiramente, mais afectadas em ambientes secos do que as dos betões de referência. PALAVRAS-CHAVE Resíduos da construção e demolição; Betão; Agregados grossos reciclados de betão; Condições de cura; Durabilidade. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil i

4 ABSTRACT The need to find an alternative to the disposal in landfills of the increasing volume of construction and demolition waste produced annually, associated to the unsustainability of the continuous consumption of natural resources, makes the reuse of this waste imperious. One of the hypotheses with greater potential of reuse is the utilization of construction and demolition waste, namely of the concrete rubble, as coarse aggregates in the production of new concrete. However, the use of recycled concrete coarse aggregates in the production of new concrete faces the problems associated to the differences in characteristics between these aggregates and the natural aggregates, with consequences on the performance of concrete. In the research that culminated in this dissertation the following mixes were produced: a conventional reference concrete and three concretes with substitution rates of 20, 50 and 100% of natural coarse aggregates by recycled concrete coarse aggregates that, afterwards, were kept in four different environments (outer environment, laboratory conditions, wet chamber and water immersion). Some tests have been carried out, from which it was possible to evaluate the effect on the properties of concrete of the incorporation of recycled concrete coarse aggregates as well as analyze the influence of the curing conditions on concrete with recycled concrete coarse aggregates. The results obtained confirm the predictable worse performance of this concrete when compared to the conventional concrete and revealed that, generally, when it comes to durability, the characteristics of concrete with recycled concrete coarse aggregates are slightly more affected in dry environments than those of conventional reference concrete. KEYWORDS Construction and demolition waste; Concrete; Recycled concrete coarse aggregates; Curing conditions; Durability. ii Pedro Miguel Evaristo Amorim

5 AGRADECIMENTOS Chamado a apresentar a minha Dissertação de Mestrado, cabe-me expressar o meu sentido agradecimento a todos aqueles que contribuíram para mais uma importante etapa da minha formação académica. Ao Professor Jorge de Brito, meu orientador no Instituto Superior Técnico, pela incondicional disponibilidade, pela partilha do seu imenso saber, pela atenção e crítica sempre construtiva, pelo enriquecimento profissional e pessoal. Aos meus colegas investigadores no IST, André Martins, João Figueiredo, Manuel Fernandes, Nuno Cruz e Nuno Fonseca pelo companheirismo e apoio. Aos técnicos do Laboratório de Materiais do Departamento de Engenharia da Construção do Instituto Superior Técnico, Sr. Leonel Silva, Sr. Fernando Alves e Sr. Fernando Costa, pela pronta e prestimosa colaboração. Ao jovem Afonso de Brito pela preciosa ajuda na peneiração dos agregados e na limpeza das cofragens. À UNIBETÃO e SECIL pela amabilidade de ter fornecido grande parte dos materiais utilizados para a produção e fabrico dos betões utilizados na campanha experimental. À minha namorada, Marisela, pela compreensão pelo tempo que não lhe dispensei e pelo apoio inquestionável. Finalmente, o meu reconhecido agradecimento à minha Família, sem a qual teria sido impossível alcançar muito do que consegui. Pelo apoio incondicional, pelos conselhos sempre sábios, pelo incentivo e pelo carinho nas horas mais difíceis, fazendo-me acreditar e, tantas vezes, exceder as minhas próprias expectativas. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil iii

6 ABREVIATURAS AFR AFRB AGP AGR AGRB AP AR ARB BAGR BAGRB BAR BR RCD agregados finos reciclados; agregados finos reciclados de betão; agregados grossos primários; agregados grossos reciclados; agregados grossos reciclados de betão; agregados primários, ou naturais, de origem pétrea; agregados reciclados ou secundários; agregados reciclados de betão; betão fabricado com incorporação de agregados reciclados grossos, mesmo que não substituindo, na totalidade, os agregados grossos primários; betão fabricado com incorporação de agregados reciclados grossos de betão, mesmo que não substituindo, na totalidade, os agregados grossos primários; betão fabricado com incorporação, mesmo que parcial, de agregados reciclados; betão de referência, ou convencional, sem incorporação de agregados reciclados; resíduos de construção e demolição. iv Pedro Miguel Evaristo Amorim

7 ÍNDICE ÍNDICE GERAL 1. Introdução Considerações iniciais Objectivos Metodologia e organização Estado da arte Introdução Propriedades dos agregados reciclados Forma das partículas Argamassa aderida Massa volúmica e baridade Absorção de água Resistência mecânica Propriedades dos betões produzidos com agregados reciclados Introdução Trabalhabilidade Massa volúmica Retracção Absorção de água Carbonatação Penetração de cloretos Cura do betão Introdução Métodos de cura mais comuns Influência das condições de cura no desempenho dos betões Introdução Retracção Absorção de água Carbonatação e penetração de cloretos Influência das condições de cura no desempenho dos betões com agregados reciclados Introdução Retracção Absorção de água Carbonatação e penetração de cloretos Descrição da campanha experimental Introdução Obtenção dos agregados reciclados Ensaios aos agregados Introdução...35 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil v

8 Análise granulométrica Massa volúmica e absorção de água Teor de humidade por secagem em estufa ventilada Massa volúmica e vazios Forma das partículas - Índice de forma Desgaste de Los Angeles Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB Formulação dos betões Introdução Cálculo dos betões Produção dos betões Faseamento da produção Amassadura Necessidades de produção Ensaios ao betão fresco Introdução Abaixamento Massa volúmica Condições de cura Introdução Cura por imersão em água Cura em ambiente saturado Cura em ambiente de laboratório Cura em ambiente exterior Ensaios ao betão endurecido Introdução Retracção Absorção por imersão Absorção por capilaridade Carbonatação Penetração de cloretos Apresentação e análise dos resultados Introdução Propriedades dos agregados Introdução Análise granulométrica Massa volúmica e absorção de água Teor de humidade por secagem em estufa ventilada Massa volúmica e vazios Forma das partículas - Índice de forma Desgaste de Los Angeles Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB...86 vi Pedro Miguel Evaristo Amorim

9 4.3. Propriedades do betão no estado fresco Introdução Abaixamento Massa volúmica Propriedades do betão no estado endurecido Introdução Resistência à compressão Retracção Absorção por imersão Absorção por capilaridade Carbonatação Penetração de cloretos Conclusões Considerações finais Conclusões gerais Propostas de desenvolvimento futuro Bibliografia Anexo A - Relatório com as propriedades e composição do BO Anexo B - Temperatura e humidade registadas entre o dia 12 de Fevereiro e o dia 30 de Maio Anexo C - Massa volúmica e absorção de água Anexo D - Teor de humidade por secagem em estufa ventilada Anexo E - Massa volúmica e vazios Anexo F - Índice de forma Anexo G - Desgaste de Los Angeles Anexo H - Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB Anexo I - Massa volúmica do betão no estado fresco Anexo J - Retracção Anexo K - Absorção de água por imersão Anexo L - Absorção de água por capilaridade Anexo M - Carbonatação Anexo N - Penetração dos cloretos Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil vii

10 ÍNDICE DE FIGURAS Figura Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB...9 Figura Massa volúmica do betão fresco em função da taxa de substituição de AGP por AGRB.11 Figura Retracção ao longo do tempo para betões com diferentes taxas de incorporação de AGRB...13 Figura Retracção ao longo do tempo para betões com diferentes taxas de incorporação de AGRB e períodos decorrido entre a desmoldagem e a reciclagem do betão...13 Figura Variação da relação entre retracções do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados...14 Figura Variação da relação entre retracções do betão com a relação entre absorções de água dos agregados...14 Figura Evolução da absorção de água por capilaridade...15 Figura Evolução da absorção de água por capilaridade...16 Figura Absorção de água por imersão do betão em função da taxa de substituição de AGP por AGRB...16 Figura Variação da relação entre absorções de água por capilaridade do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados...17 Figura Variação da relação entre absorções de água por capilaridade do betão com a relação entre absorções de água dos agregados...17 Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados...17 Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre absorções de água dos agregados...17 Figura Evolução da profundidade de carbonatação...18 Figura Variação da relação entre profundidades de carbonatação do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados...18 Figura Variação da relação entre profundidades de carbonatação do betão com a relação entre absorções de água dos agregados...18 Figura Variação da condutividade aos cloretos com o tempo de cura...19 Figura Variação da relação entre coeficientes de difusão de cloretos do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados...20 Figura Variação da relação entre coeficientes de difusão de cloretos do betão com a relação entre absorções de água dos agregados...20 Figura Relação entre a retracção e o tempo para betões sujeitos a humidades...22 Figura Influência da humidade relativa na variação da dimensão do betão exposto desde a desmoldagem na atmosfera respectiva...23 Figura Influência da humidade relativa na variação da dimensão do betão depois de uma cura prévia de 1 ano e 8 meses dentro de água...23 Figura Influência da secagem e embebição na retracção e expansão do betão...23 Figura Influência das condições de cura na retracção do betão BO...24 Figura Ascensão capilar do betão com cimento portland de alto-forno...25 Figura Influência das condições de cura na evolução da profundidade de carbonatação...26 Figura Influência das condições de cura na resistência à carbonatação do betão BO...26 viii Pedro Miguel Evaristo Amorim

11 Figura Influência das condições de cura na resistência à penetração dos cloretos do betão BO 27 Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BR obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por HALL (1989)...29 Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BARB obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por HALL (1989)...29 Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BR obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por SHÖNLIN (1992)...30 Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BARB obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por SHÖNLIN (1992)...30 Figura Absorção de água inicial do betão...30 Figura Absorvidade do betão...30 Figura Influência das condições de cura na profundidade de carbonatação ao fim de 28 dias numa câmara de carbonatação...31 Figura Cofragem reforçada e seccionada...33 Figura Espalhamento e vibração do betão...33 Figura Chapas que regulam a abertura de maxilas...34 Figura Britagem do betão...34 Figura Lavagem da amostra...36 Figura Peneiração dos agregados...36 Figura Provete em banho-maria...38 Figura Secagem dos agregados num pano...38 Figura Provetes em banho-maria...39 Figura Agregado com superfície seca...39 Figura Provetes em estufa...41 Figura Pesagem do provete...41 Figura Amostra em estufa...42 Figura Colocação da amostra no recipiente...42 Figura Peneiração da amostra...43 Figura Separação das partículas não cúbicas...43 Figura Recolha das fracções granulométricas...44 Figura Cilindro giratório...44 Figura Colocação do cesto no tanque com água...46 Figura Secagem das partículas num pano...46 Figura Correlação entre resistência à compressão e relação a/c...50 Figura Curvas de Faury...55 Figura Determinação das percentagens de agregados e gamas granulométricas...56 Figura Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB...57 Figura Isolamento das diversas gamas granulométricas dos AGRB...58 Figura Preparação da amassadura...60 Figura Introdução da areia na amassadura...60 Figura Lubrificação dos moldes...61 Figura Vibração do betão...61 Figura Desmoldagem dos provetes...61 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil ix

12 Figura Compactação do betão...63 Figura Medição do abaixamento...63 Figura Vibração do betão...64 Figura Pesagem do recipiente...64 Figura Cura por imersão em água...65 Figura Cura em ambiente saturado...66 Figura Condições térmicas e higrométricas da cura em ambiente saturado...66 Figura Cura em ambiente de laboratório...67 Figura Condições térmicas e higrométricas da cura em ambiente de laboratório...67 Figura Cura em ambiente exterior...68 Figura Abrigo do equipamento que registas a temperatura e humidade...68 Figura Condições térmicas e higrométricas da cura em ambiente exterior...69 Figura Fixação das pastilhas metálicas...71 Figura Aplicação de um betume polimérico...71 Figura Leitura da distância entre pastilhas...71 Figura Início da imersão dos provetes...72 Figura Pesagem hidrostática...72 Figura Provetes dentro da bandeja com água...73 Figura Altura de ascensão capilar...73 Figura Preparação da tinta epóxida...75 Figura Pintura do topo e base dos provetes...75 Figura Câmara de carbonatação...75 Figura Aplicação de fenoftaleína nos provetes...75 Figura Câmara de vácuo...76 Figura Montagem do equipamento de migração...76 Figura Aplicação de nitrato de prata nos provetes...77 Figura Medição da profundidade de penetração dos iões cloretos...77 Figura Curvas granulométricas dos agregados...81 Figura Massa volúmica dos agregados...82 Figura Absorção de água dos agregados...82 Figura Baridade dos agregados...84 Figura Índice de forma dos agregados grossos...85 Figura Desgaste de Los Angeles dos agregados grossos...86 Figura Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB...86 Figura Massa volúmica do betão fresco em função da taxa de substituição de AGP por AGRB submetidos a curas distintas...90 Figura Evolução da retracção nos betões curados em ambiente de laboratório...94 Figura Retracção aos 90 dias em função da taxa de substituição de AGP por AGRB...95 Figura Variação da relação entre retracções do betão aos 90 dias com a relação entre massas volúmicas dos agregados...95 Figura Variação da relação entre retracções do betão aos 90 dias com a relação entre absorções de água dos agregados...95 x Pedro Miguel Evaristo Amorim

13 Figura Evolução da retracção nos betões curados em ambiente exterior...96 Figura Evolução da retracção nos betões curados em ambiente saturado...97 Figura Evolução da retracção nos betões imersos em água...97 Figura 4.16 Retracção aos 90 dias em função da taxa de substituição de AGP por AGRB e das condições de cura...98 Figura Absorção de água por imersão em função da taxa de substituição de AGP por AGRB..99 Figura Absorção de água por imersão em função da taxa de substituição de AGP por AGRB e das condições de cura Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre absorções de água dos agregados Figura Evolução da absorção de água por capilaridade nos betões curados em ambiente exterior Figura Evolução da absorção de água por capilaridade nos betões curados em ambiente de laboratório Figura Evolução da absorção de água por capilaridade nos betões curados em ambiente saturado Figura Evolução da absorção de água por capilaridade nos betões imersos em água Figura Absorção por capilaridade após 72 horas em função da taxa de substituição de AGP por AGRB Figura Absorção de água por capilaridade após 72 horas em função da taxa de substituição de AGP por AGRB e das condições de cura Figura Variação da relação entre absorções de água por capilaridade do betão após 72 horas com a relação entre massas volúmicas dos agregados Figura Variação da relação entre absorções de água por capilaridade do betão após 72 horas com a relação entre absorções de água dos agregados Figura Evolução da profundidade de carbonatação nos betões curados em ambiente exterior 107 Figura Evolução da profundidade de carbonatação nos betões curados em ambiente de laboratório Figura Evolução da profundidade de carbonatação nos betões curados em ambiente saturado Figura Evolução da profundidade de carbonatação nos betões imersos em água Figura 4.33 Profundidade de carbonatação aos 90 dias em função da taxa de substituição de AGP por AGRB Figura 4.34 Profundidade de carbonatação aos 90 dias em função da taxa de substituição de AGP por AGRB e das condições de cura Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre absorções de água dos agregados Figura Coeficiente de migração de cloretos aos 28 dias de idade em função da taxa de substituição de AGP por AGRB Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil xi

14 Figura Coeficiente de migração de cloretos aos 90 dias de idade em função da taxa de substituição de AGP por AGRB Figura 4.39 Coeficiente de migração dos cloretos aos 90 dias em função da taxa de substituição de AGP por AGRB e das condições de cura Figura Variação da relação entre coeficientes de difusão de cloretos do betão com a relação entre massas volúmicas dos agregados Figura Variação da relação entre coeficientes de difusão de cloretos do betão com a relação entre absorções de água dos agregados xii Pedro Miguel Evaristo Amorim

15 ÍNDICE DE TABELAS Tabela Índice de achatamento dos diferentes tipos de agregados...6 Tabela Massas volúmicas e baridade dos diferentes tipos de agregados...7 Tabela Absorção de água dos diferentes tipos de agregados...8 Tabela Perda por desgaste dos diferentes tipos de agregados...9 Tabela Porosidade de betões submetidos a diversos tipos de cura (HASNI et al, 1994)...25 Tabela Influência das condições de cura na retracção de betões com agregados reciclados...28 Tabela Resistência à compressão do BO aos 28 dias de idade...34 Tabela Dimensão máxima do agregado admissível...48 Tabela Desvios padrão consoante o tipo de medição dos componentes e o grau de controlo da produção...49 Tabela Valores da relação a/c para a resistência à compressão pretendida...50 Tabela Volume de vazios em função da máxima dimensão dos agregados...51 Tabela Valores de K e K em função da trabalhabilidade do betão, meio de compactação e natureza dos agregados...52 Tabela Valores de A e B em função da trabalhabilidade do betão, meio de compactação e natureza dos agregados...55 Tabela Pontos das curvas de Faury...55 Tabela Betões produzidos...59 Tabela Composições dos diferentes betões produzidos...59 Tabela Necessidades de betão fresco para fabrico dos provetes de ensaio...61 Tabela Condições térmicas e higrométricas da cura por imersão em água...66 Tabela Resultados do ensaio de análise granulométrica...80 Tabela Resultados do ensaio de determinação da massa volúmica e absorção de água...81 Tabela Resultados do ensaio de determinação do teor de humidade sobre os AGRB...83 Tabela Resultados do ensaio de determinação da baridade...84 Tabela Resultados do ensaio de determinação do índice de forma...84 Tabela Resultados do ensaio de desgaste de Los Angeles...85 Tabela Resultados do ensaio de abaixamento (1ª fase)...88 Tabela Resultados do ensaio de abaixamento (2ª fase)...88 Tabela Resultados do ensaio de determinação da massa volúmica do betão fresco (1ª fase)...89 Tabela Resultados do ensaio de determinação da massa volúmica do betão fresco (2ª fase)...89 Tabela Resultados do ensaio de determinação da resistência à compressão (1ª fase)...91 Tabela Resultados do ensaio de determinação da resistência à compressão (2ª fase)...92 Tabela Resultados do ensaio de absorção de água por imersão...98 Tabela Resultados do ensaio de absorção de água por capilaridade Tabela Resultados do ensaio de carbonatação Tabela Resultados do ensaio de penetração dos cloretos aos 28 e aos 90 dias de idade Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil xiii

16 xiv Pedro Miguel Evaristo Amorim

17 1. INTRODUÇÃO 1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS O planeta Terra tem sido alvo de sucessivos abusos que muitos receiam que sejam irreversíveis. As emissões nocivas para a atmosfera, a destruição dos ecossistemas e o uso irracional dos recursos naturais são apenas alguns dos responsáveis pela degradação do nosso mundo. A este ritmo, corre-se o risco de se afectar gravemente a qualidade de vida das gerações futuras. A construção civil, para além de ser um dos maiores geradores de resíduos, é responsável por cerca de 40% do consumo de recursos naturais extraídos. Torna-se pois vital intervir nesta actividade, no sentido de se caminhar para uma construção sustentável (PINHEIRO, 2006). É esta a razão que tem levado ao surgimento de vários estudos sobre as potencialidades dos resíduos gerados na construção e demolição de bens imóveis quando reciclados e reutilizados. De facto, hoje reconhece-se que, em igualdade de circunstâncias, um betão fabricado com agregados naturais terá, em princípio, um desempenho superior a um betão com incorporação parcial, ou total, de agregados reciclados. Contudo, vários investigadores afirmam que, se a substituição de agregados naturais por agregados reciclados de resíduos de construção não ultrapassar 20%, as propriedades dos betões produzidos não serão significativamente afectadas. Infelizmente, só os países mais susceptíveis às questões ambientais e que são pouco favorecidos em termos de recursos naturais, casos da Holanda, da Dinamarca e da Bélgica, reciclam hoje mais de 80% dos seus resíduos de construção e demolição (RCD). Em contrapartida, países como Portugal, Espanha, Grécia e Irlanda apresentam percentagens de reciclagem de RCD pouco significativas. Apesar de tudo, importa continuar a apostar em trabalhos de investigação que permitam melhorar o conhecimento das propriedades do betão com a incorporação de RCD e determinar as suas condições de aplicabilidade. Só assim se poderá garantir o sucesso da inserção dos resíduos reciclados no mercado e a diminuição da utilização de importantes recursos naturais e dos custos de deposição final em aterro OBJECTIVOS Esta dissertação, para além de complementar e reforçar o trabalho que tem vindo a ser desenvolvido em torno da utilização de agregados reciclados de betão na construção, tem como principal objectivo estudar o desempenho relativo, em termos de durabilidade, do betão fabricado com agregados grossos Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 1

18 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados reciclados de betão (BAGRB), no estado fresco e endurecido, para diferentes condições de cura (ambiente exterior, ambiente de laboratório, ambiente saturado e imerso em água) e taxas de substituição (0, 20, 50 e 100%) de agregados grossos naturais (AGP) por agregados grossos reciclados de betão (AGRB). Refira-se que existirá sempre, como termo de comparação, um betão de referência (BR) com a mesma posologia do BAGRB mas fabricado com AP. Deste modo, poder-se-á quantificar a esperada quebra de desempenho do BAGRB face ao BR, em função da taxa de substituição e do tipo de cura a que foram submetidos. De referir ainda que, a par desta dissertação, foi realizada uma outra subordinada ao mesmo tema, mas focando o aspecto da resistência mecânica de betões com agregados reciclados, realizada pelo aluno Nuno Miguel dos Santos Fonseca, também do Instituto Superior Técnico METODOLOGIA E ORGANIZAÇÃO A metodologia seguida para a realização deste trabalho de investigação e que culminou com a redacção da presente dissertação teve como primeira etapa a recolha de informação através de uma pesquisa bibliográfica nacional e internacional. Pretendeu-se obter uma perspectiva global do estado do conhecimento, adquirir conhecimentos necessários para a planificação e correcta execução da campanha experimental e ganhar sensibilidade para a análise dos resultados dos ensaios. A segunda etapa consistiu na preparação de um plano de ensaios a partir dos elementos bibliográficos referentes a normas e ensaios normalizados de agregados e de betão estrutural. No plano de ensaios, foram definidos em detalhe os ensaios a realizar e as normas a seguir. Constaram ainda, no plano de ensaios, os recursos e as quantidades de materiais necessárias para a realização da campanha experimental, assim como a planificação da execução dos ensaios e monitorização dos resultados. Preparado o plano de ensaios, na terceira etapa procedeu-se à realização da campanha experimental com uma primeira fase de realização de ensaios de caracterização dos agregados que serviram de ponto de partida para a segunda fase com a produção dos diferentes betões e realização de ensaios sobre o betão no estado fresco e no estado endurecido. A campanha experimental decorreu no laboratório do Departamento de Engenharia Civil do Instituto Superior Técnico. Esta etapa teve extrema importância na medida em que dela dependeram a qualidade e a validade dos resultados. Numa quarta etapa, procedeu-se ao tratamento e análise conjunta dos resultados dos ensaios. Compararam-se e discutiram-se os resultados obtidos para os diferentes tipos de betão analisando as diferenças de desempenho entre os betões conservados em ambientes distintos. Esta análise foi confrontada com resultados obtidos por outros investigadores na área da utilização de AGRB. 2 Pedro Miguel Evaristo Amorim

19 Capítulo 1 - Introdução Por fim, a última etapa deste trabalho de investigação consistiu na redacção do presente texto pretendendo-se compilar e organizar todas as informações, análises, discussões e conclusões. A presente dissertação encontra-se estruturada em capítulos. Para além deste capítulo de apresentação, onde se expõem os seus objectivos científicos ao mesmo tempo que se pretende enquadrar a investigação realizada com o, cada vez mais importante, conceito de desenvolvimento sustentável, este trabalho está organizado da seguinte forma: capítulo 2 - neste capítulo, faz-se um levantamento do estado do conhecimento com a descrição e análise crítica dos resultados obtidos noutras investigações com relevância para este trabalho, sendo a sua última parte exclusivamente dedicada ao tema da influência das condição de cura no desempenho dos betões com agregados reciclados; capítulo 3 - neste capítulo, é apresentada toda a campanha experimental com a descrição e ilustração dos ensaios realizados sobre os agregados, betão no estado fresco e betão no estado endurecido; é também apresentado o cálculo da composição do betão assim como a definição do processo de amassadura dos betões e das condições de cura; capítulo 4 - este capítulo é dedicado à apresentação, na forma de tabelas e gráficos, dos resultados finais dos ensaios descritos no capítulo 3 e à sua análise e discussão, pretendendose tirar conclusões sobre a influência das condição de conservação no desempenho dos betões com agregados reciclados; quando aplicável, é ainda estabelecida a comparação com os resultados das outras investigações que constam do capítulo 2; capítulo 5 - neste capítulo, são relacionadas e apresentadas as conclusões decorrentes deste trabalho de investigação, realçando as diferenças entre os betões submetidos a curas distintas; conclui-se ainda sobre o desempenho do betão com incorporação de AGRB face ao betão convencional; este capítulo é finalizado com a apresentação de propostas de futuro desenvolvimento em trabalhos de investigação, tendo em vista o esclarecimento de dúvidas pendentes e o aprofundamento do conhecimento na área da utilização de agregados reciclados na produção de betão. Por fim, esta dissertação inclui a bibliografia que serviu de referência para este trabalho e os anexos referenciados ao longo do texto. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 3

20 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados 4 Pedro Miguel Evaristo Amorim

21 2. ESTADO DA ARTE 2.1. INTRODUÇÃO Neste capítulo, pretende-se analisar as diferentes propriedades que os agregados reciclados (AR) têm relativamente aos agregados primários (AP), assim como as diferenças de desempenho dos betões fabricados com incorporação de agregados reciclados (BAR) e do betão de referência (BR) que lhes correspondem, tanto no estado fresco como no endurecido. São focados os aspectos com maior relevância para a realização da campanha experimental e para a posterior análise e discussão dos resultados, com especial incidência sobre a influência das condições de cura no betão PROPRIEDADES DOS AGREGADOS RECICLADOS Forma das partículas O facto de os agregados serem mais ou menos alongados influencia o modo como eles se dispõem e arrumam no betão, o que, naturalmente, tem implicações ao nível da consistência e da compacidade do betão. A título de exemplo, um betão composto essencialmente por partículas menos angulosas, apresenta um ângulo de atrito interno relativamente baixo, o que conduz a um melhor arranjo das partículas e, consequentemente, a melhores níveis de trabalhabilidade e compacidade (COUTINHO, 2000). A forma dos agregados grossos reciclados de betão (AGRB) depende de vários factores, dos quais se destacam o processo de trituração do betão e a qualidade do betão de origem. Alguns investigadores acreditam que a forma dos AGRB pode ser melhorada caso se recorra a um processo de britagem mais completo, o qual consiste em introduzir o betão a reciclar numa britadeira de maxilas e, posteriormente, numa britadeira rotativa (BRITO, 2005). Além disso, KIKUCHI (1998) observou que, com o aumento da relação A/C do betão de origem, os AR apresentavam formas mais arredondadas. Acredita-se, por isso, que quanto menor for a resistência do betão de origem, mais facilmente desgastados e erodidos são os AR, o que acaba por lhes conferir uma forma mais arredondada. Apesar de tudo, os AGRB apresentam, usualmente, uma superfície mais rugosa e um formato mais alongado do que os agregados grossos primários (AGP) que lhe deram origem. Embora tal possa contribuir para um aumento da resistência da amassadura, conduz também a uma redução da sua trabalhabilidade, graças ao aumento da superfície específica dos agregados (BRITO, 2005). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 5

22 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Dos ensaios efectuados para avaliar a forma das partículas, destacam-se os que assentam na determinação do índice volumétrico, do índice de achatamento e do índice de forma. Nesta investigação, apenas se determinou o índice de forma. Contudo, os valores mais divulgados na literatura são os índices volumétricos e, mais recentemente, os índices de achatamento (Tabela 2.1). Tabela Índice de achatamento dos diferentes tipos de agregados Referência / autor Tipo de agregado Índice de achatamento (%) SANCHEZ (2004) FERREIRA (2007) AGP 7-25 AGRB 4,6-22,4 Brita grossa 9 Brita média 11 AGRB Argamassa aderida A argamassa aderida corresponde nos AGRB à amassadura composta por cimento, água e areia fina, que envolve os agregados grossos naturais. Nos AGP, não existe argamassa aderida. No entanto, os AGRB contêm uma parcela relevante de argamassa aderida. Esta diferença é uma das principais causas pelas distintas características entre os AGP e os AGRB e pelos diferentes desempenhos entre os betões produzidos com estes dois tipos de agregados, uma vez que a argamassa aderida apresenta uma grande porosidade e uma baixa massa volúmica face aos AGP (FERREIRA, 2007; BRITO, 2005). Obviamente, a influência que a argamassa aderida exerce sobre o betão depende da sua quantidade e das suas características, entre as quais se destacam a porosidade e a resistência mecânica (SANCHEZ, 2004). Outro aspecto relevante incide sobre a influência da dimensão dos agregados reciclados de betão (ARB). Alguns investigadores verificaram que as fracções granulométricas mais pequenas são as que apresentam maiores percentagens de argamassa aderida. Logo, não se recomenda a utilização de agregados finos reciclados de betão (AFRB) na produção de betão porque quanto maior for a quantidade de argamassa aderida nos ARB pior será o desempenho do betão que os incorpora (FERREIRA, 2007). Existem, contudo, várias formas de minimizar a quantidade de argamassa aderida, o que naturalmente melhora a qualidade dos AGRB. Basta, para tal, submeter o betão a reciclar a sucessivos processos de trituração ou a processos especiais de trituração ou, então, aplicar tratamentos mecânicos, térmicos ou químicos sobre os AGRB (SANCHEZ, 2004). 6 Pedro Miguel Evaristo Amorim

23 Capítulo 2 - Estado da arte Massa volúmica e baridade De um modo geral, quanto maior for a massa volúmica e a baridade dos agregados, melhor será o desempenho do betão que os incorpora (COUTINHO, 2000). Uma vez que os AGRB contêm uma parcela relevante de argamassa aderida, a qual apresenta porosidades superiores e massas volúmicas inferiores aos AGP, é natural que a massa volúmica e a baridade dos AGRB sejam menores do que as dos AGP. Além disso, é também expectável que a massa volúmica e a baridade dos AFRB sejam menores do que as correspondentes dos AGRB da mesma origem, mais uma vez devido ao aumento da percentagem de argamassa aderida nas fracções granulométricas mais pequenas (BRITO, 2005). Existem várias formas de medir a massa volúmica, nomeadamente a massa volúmica do material impermeável das partículas (ρ a ), a massa volúmica das partículas secas em estufa (ρ rd ) e a massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (ρ sss ), embora as tendências que foram descritas sejam comuns a todas elas. Na Tabela 2.2, apresenta-se um resumo do levantamento bibliográfico relativo à massa volúmica e à baridade dos agregados. Tabela Massas volúmicas e baridade dos diferentes tipos de agregados Referência / autor Tipo de agregado ρ a (kg/dm 3 ) ρ rd (kg/dm 3 ) ρ sss (kg/dm 3 ) Baridade (kg/dm 3 ) MATIAS (2005) MOVASSAGUI (2006) GOMES (2007) FERREIRA (2007) AGP 2,69 2,63 2,65 1,42-1,43 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 - Brita 1 2,62 2,57 2,59 1,53 Brita 2 2,61 2,53 2,57 1,53 AGRB 2,66 2,45 2,53 1,30 Brita grossa 2,69 2,60 2,64 1,33 Brita média 2,70 2,65 2,67 1,42 AGRB 2,66 2,30 2,44 1, Absorção de água Regra geral, quanto maior for a absorção de água dos agregados maior será a diferença entre a relação A/C aparente 1 e a efectiva 2. Embora este aspecto não seja relevante para os AGP correntes, uma vez 1 Relação A/C aparente - quociente entre a quantidade de água introduzida na amassadura e a quantidade de cimento. 2 Relação A/C efectiva - quociente entre a quantidade de água disponível na amassadura para hidratação do cimento e a quantidade de cimento. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 7

24 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados que estes apresentam, normalmente, valores de absorção inferiores a 1%, passa a sê-lo para os AGRB cuja absorção de água é, em termos médios, 6 vezes superior aos AGP que lhes deram origem (COUTINHO, 2000; SANCHEZ, 2004). Salienta-se que, em termos práticos, um aumento significativo da absorção de água pelo agregado obriga a um aumento da relação A/C aparente, o que afecta, negativamente, o desempenho mecânico e a durabilidade do betão endurecido (BRITO, 2005). A discrepância entre a absorção de água dos AGP e dos AGRB deve-se, principalmente, à parcela de argamassa aderida dos AGR que apresenta porosidades elevadas. Segundo SANCHEZ (2004), a argamassa aderida exibe absorções entre 16 e 17%, valores claramente superiores aos exibidos pelos AGP. Também ao nível da absorção de água, os AFRB são superados pelos AGRB. De facto, a absorção dos AFRB é superior à dos AGRB da mesma origem porque as fracções granulométricas mais pequenas apresentam maiores percentagens de argamassa aderida (BRITO, 2005). Os resultados da absorção de água recolhidos na bibliografia consultada são apresentados na Tabela 2.3. Tabela Absorção de água dos diferentes tipos de agregados Referência / autor Tipo de agregado Absorção de água (%) MATIAS (2005) MOVASSAGUI (2006) GOMES (2007) FERREIRA (2007) AGP 0,8 AGRB 4,1 AGP 1,4 AGRB 11,6 Brita 1 2,2 Brita 2 2,3 AGRB 8,5 Brita grossa 1,2 Brita média 0,7 AGRB 5,8 Outro aspecto relevante incide sobre a velocidade de absorção de água dos AGRB. Alguns investigadores constataram que, além de elevada, a absorção dos AGRB é extremamente rápida. Logo, caso não sejam implementadas medidas correctivas, ao serem incorporados na amassadura de um betão, os AGRB irão absorver uma quantidade significativa da água de amassadura, provocando uma diminuição da relação A/C efectiva (LEITE, 2001; GOMES, 2007; FERREIRA, 2007). De salientar que as medidas correctivas dependem da evolução da absorção de água de água dos AGRB ao longo do tempo. FERREIRA (2007) analisou a absorção dos AGRB ao longo do tempo e constatou que, em menos de um minuto, os AGRB absorvem mais de 70% da sua capacidade total de absorção de água e aos cinco 8 Pedro Miguel Evaristo Amorim

25 Capítulo 2 - Estado da arte minutos, atingem cerca de 90% do seu potencial de absorção. A partir dos cinco minutos de imersão em água, verificou-se que a evolução da absorção é bastante mais lenta e pouco significativa (Figura 2.1). Figura Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB (FERREIRA, 2007) Resistência mecânica Uma vez que a tensão de rotura das rochas utilizadas para agregado de betão é, geralmente, superior a 60 MPa, a resistência dos betões correntes depende, fundamentalmente, da ligação entre o cimento e os agregados. Apenas no caso de se utilizarem rochas com tensões de rotura cerca de duas vezes abaixo da pasta de cimento é que a resistência do betão depende da resistência dos agregados, como acontece com os betões com agregados leves ou com agregados cerâmicos, mas, em geral, não sucede com os AR. Assim sendo, o estudo sobre a resistência mecânica dos AGRB só ganha relevância caso se pretenda produzir betões de elevado desempenho (BRITO, 2005). Uma forma de avaliar a resistência mecânica dos AGRB é através do ensaio de desgaste por máquina de Los Angeles. Na Tabela 2.4, apresenta-se um resumo do levantamento bibliográfico relativo à perda por desgaste dos agregados. Tabela Perda por desgaste dos diferentes tipos de agregados Referência / autor Tipo de agregado Perda por ao desgaste (%) MOVASSAGUI (2006) GOMES (2007) AGP 11,0 AGRB 34,3 AGP 28,5 AGRB 38,0 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 9

26 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados 2.3. PROPRIEDADES DOS BETÕES PRODUZIDOS COM AGREGADOS RECICLADOS Introdução Analisadas as características dos AGRB e verificadas as diferenças relativamente aos AGP, facilmente se compreende que os betões fabricados com agregados grossos reciclados de betão (BAGRB) tenham um desempenho distinto dos betões convencionais com agregados grossos naturais (BAGP). Embora o tema da reciclagem e reutilização de resíduos de construção e demolição (RCD) seja recente, são já em grande número os investigadores que se dedicaram ao estudo dos BAR. Neste subcapítulo, pretende-se apresentar alguns desses estudos, geralmente conduzidos com base na comparação de resultados obtidos em BAR com resultados obtidos num BR. Refira-se que a comparação entre os BAR e o BR que lhes corresponde só é válida quando os betões diferem no menor número possível de características. Uma dessas características é a origem dos agregados utilizados na amassadura e, portanto, é absolutamente fulcral que os AR se distingam dos AP somente pela pasta endurecida que lhes ficou aderida. A segunda característica é a curva granulométrica dos agregados como um todo e que deve ser idêntica nos BR e BAR. A terceira e última característica que se torna fundamental igualar no fabrico dos BR e BAR é a sua relação A/C efectiva (BRITO, 2005) Trabalhabilidade A trabalhabilidade é um conceito muito vasto que envolve uma série de propriedades físicas, como o ângulo de atrito interno, a coesão, a viscosidade, a massa volúmica, a segregação e a exsudação. Logo, a trabalhabilidade condiciona tão fortemente o desempenho do betão, mesmo após a presa, que só é aceitável comparar betões com trabalhabilidades idênticas (COUTINHO, 2000; BRITO, 2005). No entanto, para a mesma quantidade de água de amassadura e granulometria de agregados, os BAGRB são conhecidos por serem menos trabalháveis do que os BR. Esta perda de trabalhabilidade deve-se, essencialmente, à maior rugosidade e absorção de água dos AGRB face aos AGP (BRITO, 2005). Existem várias formas de compensar a maior absorção de água dos AGRB em relação aos AP e, assim, obter a mesma trabalhabilidade nos BR e BAGRB. Contudo, a solução mais difundida, no mundo da investigação, é o método da compensação de água que consiste em fornecer, directamente à amassadura, uma quantidade adicional de água equivalente à absorção dos AGRB e em criar 10 Pedro Miguel Evaristo Amorim

27 Capítulo 2 - Estado da arte condições para que estes a absorvam. Naturalmente, esta situação tem consequências negativas ao nível do desempenho do BAGRB, quer em termos mecânicos quer de durabilidade (BRITO, 2005; FERREIRA, 2007). Refira-se, ainda, que o ensaio de abaixamento é, na maior parte dos casos, utilizado para avaliar a trabalhabilidade do betão, embora não seja o ensaio mais fiável. Muitos investigadores recomendam, como alternativa, o ensaio do tempo de vibração Vêbê Massa volúmica A massa volúmica do betão em estado fresco reflecte as massas volúmicas dos seus constituintes e o seu grau de compactação. Uma vez que a massa volúmica dos AGRB é inferior à dos AGP, é compreensível que a massa volúmica de um BAGRB seja inferior à de um BR. Além disto, a forma mais angulosa dos AGRB provoca o aumento do índice de vazios do betão, o que também poderá contribuir para a diminuição da massa volúmica deste tipo de betão face ao convencional. Assim sendo, quanto maior for a diferença de massas volúmicas entre os agregados e a taxa de substituição de AGP por AGRB, maior a diferença de massa volúmica dos respectivos betões no estado fresco (BRITO, 2005). Na Figura 2.2, apresenta-se um resumo do levantamento bibliográfico sobre à massa volúmica do betão fresco para diferentes taxas de substituição AGP por AGRB Massa volúmica ( kg / m 3 ) y = - 1,184x R² = 0,893 Matias (2005) Gomes (2007) Ferreira (2007) Taxa de substituição (%) Figura Massa volúmica do betão fresco em função da taxa de substituição de AGP por AGRB Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 11

28 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Retracção A retracção consiste na variação das dimensões dos elementos de betão, fase que ocorre desde o final da compactação até ao estado limite de equilíbrio com o ambiente perante condições térmicas e higrométricas constantes e sem qualquer tensão aplicada. Quando restringida, a retracção pode resultar em fissurações, o que prejudica a aparência do betão e o torna mais vulnerável ao ataque por agentes externos, afectando, por isso, a sua durabilidade. Este fenómeno depende de vários factores que, por ordem de importância, são: as dimensões da peça, o teor em água de amassadura, a dosagem de cimento, a natureza dos agregados, a granulometria, a duração do período inicial de cura, a humidade ambiente, a composição do cimento, entre outros (NEVILLE, 1997; COUTINHO, 2000). De acordo com a investigação desenvolvida no domínio dos BAGRB, a retracção é uma das propriedades mais afectadas pela incorporação deste tipo de agregados. Esta discrepância entre os BR e os BAGRB deve-se, principalmente, à parcela de argamassa aderida dos AGR, cuja capacidade de restringir a deformação (retracção) da pasta de cimento é significativamente menor do que a dos AGP, e ao aumento do teor em água de amassadura, que ocorre à medida que a taxa de substituição de AGP por AGRB aumenta (ANGULO, 2005; BRITO, 2005). É também expectável que a retracção dos betões fabricados com agregados finos reciclados de betão (BAFRB) seja superior à dos BAGRB da mesma origem, uma vez que as fracções granulométricas mais pequenas são menos rígidas (por conterem percentagens de argamassa aderida mais elevadas) e, consequentemente, apresentam uma capacidade de restringir a deformação da pasta de cimento mais baixa. Apesar de tudo, EVANGELISTA (2007) frisa que a aptidão dos AFR em reter água pode ser benéfica, pois fornece água à estrutura cristalina do betão e garante, desta forma, a continuação das reacções de hidratação do cimento. Além disso, SANCHEZ (2004) defende que a retracção dos BAGRB é maior quando os AGRB provêm de betões de alta resistência, uma vez que esses agregados apresentam maiores quantidades de argamassa aderida face aos AGRB provenientes de betões correntes. Segundo os resultados recolhidos na bibliografia, os piores resultados demonstram que se pode atingir um aumento da retracção de cerca de 80% quando se substitui, integralmente, os AGP por AGRB. No entanto, tem-se verificado que o aumento da retracção é pouco significativo para taxas de substituição até 30%. GOMES (2007) determinou que, com a troca dos AGP por AGRB, a retracção em betões não era praticamente influenciada para percentagens de substituição até 25%. Contudo, para taxas de substituição entre 50 e 100%, registou um aumento da retracção de cerca de 30% (Figura 2.3). 12 Pedro Miguel Evaristo Amorim

29 Capítulo 2 - Estado da arte Figura Retracção ao longo do tempo para betões com diferentes taxas de incorporação de AGRB (adaptado de GOMES, 2007) BUTTLER (2003), além de ter estudado o efeito da substituição de AGP por AGRB no betão, analisou, ainda, a influência do período decorrido entre a desmoldagem e a reciclagem do betão (1, 7 e 28 dias). No decorrer da investigação, registou maiores retracções dos BAGRB face aos BR, com incrementos entre 50 a 80% em betões com taxas de substituição de 100%. As variações entre as retracções dos BAGRB devem-se a diferenças na relação A/C aparente dos betões e na resistência e módulo de deformação dos agregados (Figura 2.4). Figura Retracção ao longo do tempo para betões com diferentes taxas de incorporação de AGRB e períodos decorrido entre a desmoldagem e a reciclagem do betão (adaptado de BUTTLER, 2003) ALVES (2007) e ROBLES (2007) tiveram a oportunidade de definir alguns procedimentos expeditos de previsão do comportamento das propriedades dos BARB. Basicamente, ALVES (2007) analisou as Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 13

30 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados campanhas experimentais nacionais, enquanto que ROBLES (2007) estudou as campanhas experimentais internacionais, e, em ambos os casos, estabeleceram correlações entre algumas propriedades do betão e a massa volúmica e a absorção de água ponderada dos agregados que constituem a mistura. Criaram, também, correlações entre algumas propriedades do betão e a resistência à compressão axial do betão aos 7 dias. No entanto, estes resultados foram pouco promissores, não sendo, por isso, aqui abordados. No que diz respeito à retracção, ambos os autores chegaram a correlações aceitáveis (R 2 0,65) ou quase aceitáveis entre esta propriedade e a massa volúmica e a absorção de água ponderada dos agregados (Figura 2.5 e Figura 2.6). retracção BAR / retracção BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES ROBLES retracção BAR / retracção BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES ROBLES 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 1 - mv BAR /mv BR ab BAR /ab BR - 1 Figura Variação da relação entre retracções do betão com a relação entre massas volúmicas ponderadas dos agregados Figura Variação da relação entre retracções do betão com a relação entre absorções de água ponderadas dos agregados Absorção de água A capacidade de absorção de água do betão tem uma influência directa sobre a sua durabilidade, uma vez que esta característica determina a facilidade de entrada de agentes agressivos (cloretos, sulfatos, entre outros) no interior do betão. Este fenómeno depende de vários factores, dos quais se destacam a finura do cimento, a relação A/C, o teor em cimento, a idade, a duração e condições da cura, a compacidade do betão, a trabalhabilidade e, naturalmente, a absorção de água dos agregados (COUTINHO, 2000). A absorção do betão pode ser avaliada por ensaios de imersão que, essencialmente, medem a porosidade aberta 3, ou por ensaios de capilaridade que medem a absorção capilar decorrente do diferencial de pressão existente entre a superfície livre dos líquidos à face do betão e a superfície livre nos capilares dos mesmos. Relativamente ao ensaio de capilaridade, verifica-se que, quando os diâmetros dos poros do betão são reduzidos, o material tem uma forte absorção capilar e que, quando os diâmetros são grandes, a absorção é reduzida (COUTINHO, 2000). 3 Porosidade aberta - espaços vazios com comunicação entre si. 14 Pedro Miguel Evaristo Amorim

31 Capítulo 2 - Estado da arte Face ao que já se referiu relativamente à grande porosidade dos AR, é natural que os betões com eles produzidos manifestem uma absorção de água, por imersão e por capilaridade, superior à dos betões convencionais. Assim sendo, quanto maior for a taxa de substituição de AGP por AGRB, maior a diferença de absorção de água dos respectivos betões (BRITO, 2005). É, também, expectável que a absorção de água dos BAFRB seja superior à dos BAGRB da mesma origem, uma vez que a absorção dos AFRB é superior à dos AGRB (BRITO, 2005; EVANGELISTA, 2007). Além disso, alguns investigadores defendem que a classe de resistência do BR não tem uma influência significativa na absorção de água do betão. De facto, SANTOS et al. (2002) verificaram que as diferenças de absorção são pouco significativas entre betões produzidos com AGRB provenientes de betões de origem com diferentes relações A/C. Contudo, HASEN (1992) refere que, embora as diferenças entre as absorções de água dos BR e dos BAGRB sejam pouco evidentes quando o novo betão é produzido com uma relação A/C superior à do betão de origem, essas diferenças acentuam-se quando a relação A/C do novo betão é baixa, uma vez que a incorporação dos AGRB (com elevada porosidade) numa matriz cimentícia densa, altera, fortemente, a estrutura porosa do betão. GOMES (2007) observou um crescimento gradual da absorção de água, por imersão e por capilaridade, com o aumento da taxa de substituição de AGP por AGRB. Registou um aumento da absorção de água por imersão de 37,1% e um aumento da absorção de água por capilaridade de 16,6%, ao fim de 72 horas, nos betões com substituição integral de AGP por AGRB (Figura 2.7). Absorçãp de água por capilaridade (g/mm 2 ) 9,00E-03 8,00E-03 7,00E-03 6,00E-03 5,00E-03 4,00E-03 3,00E-03 2,00E-03 1,00E-03 0,00E Tempo (h) BR B12,5 B25 B50 B100 Figura Evolução da absorção de água por capilaridade (adaptado de GOMES, 2007) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 15

32 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados FERREIRA (2007) também registou um aumento da absorção de água, por imersão e por capilaridade, com o aumento da percentagem de substituição de AGP por AGRB. No ensaio de absorção de água por imersão, obteve um aumento de 46,2% da absorção de água nos betões com substituição integral de AGP por AGRB. No ensaio de absorção por capilaridade, obteve um aumento de 34,1% da absorção de água, ao fim de 72 horas, nos betões com substituição total de AGP por AGRB (Figura 2.8). Absorção de água por capilaridade (g/mm 2 ) 9,00E-03 8,00E-03 7,00E-03 6,00E-03 5,00E-03 4,00E-03 3,00E-03 2,00E-03 1,00E-03 0,00E Tempo (h) Figura Evolução da absorção de água por capilaridade (adaptado de FERREIRA, 2007) BR B20 B50 B100 Na Figura 2.9, apresenta-se um resumo do levantamento bibliográfico sobre a absorção de água por imersão do betão para diferentes taxas de substituição AGP por AGRB. Absorção de água ( % ) 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 y = 0,046x + 13,43 R² = 0,879 Matias (2005) Gomes (2007) Ferreira (2007) Taxa de substituição (%) Figura Absorção de água por imersão do betão em função da taxa de substituição de AGP por AGRB No que se refere a procedimentos expeditos de previsão do comportamento das propriedades dos BARB, ALVES (2007) obteve correlações quase aceitáveis (R 2 próximo de 0,65) entre a absorção de água do betão e a massa volúmica e a absorção de água dos agregados, enquanto que ROBLES (2007) obteve correlações muito boas (R 2 0,95) entre as mesmas propriedades (Figura 2.10, Figura 2.11, Figura 2.12 e Figura 2.13). 16 Pedro Miguel Evaristo Amorim

33 Capítulo 2 - Estado da arte Abs. cap. BAR / Abs. cap. BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES Abs. cap. BAR / Abs. cap. BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 1 - mv BAR /mv BR ab BAR /ab BR - 1 Figura Variação da relação entre absorções de água por capilaridade do betão com a relação entre massas volúmicas ponderadas dos agregados Figura Variação da relação entre absorções de água por capilaridade do betão com a relação entre absorções de água ponderadas dos agregados Abs. imer. BAR / Abs. imer. BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES ROBLES Abs. imer. BAR / Abs. imer. BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES ROBLES 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 1 - mv BAR /mv BR ab BAR /ab BR - 1 Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre massas volúmicas ponderadas dos agregados Figura Variação da relação entre absorções de água por imersão do betão com a relação entre absorções de água ponderadas dos agregados Carbonatação A carbonatação consiste na reacção do dióxido de carbono (CO 2 ) presente na atmosfera com os minerais do cimento hidratado, reacção que ocorre perante determinadas condições higrométricas. Refira-se que, em si, este fenómeno não provoca a deterioração do betão mas os seus efeitos são de extrema importância. De facto, a carbonatação, juntamente com a penetração de cloretos, são os principais responsáveis pela despassivação das armaduras (FERREIRA, 2000). Esta propriedade depende dos mesmos factores da absorção de água e, naturalmente, apresenta tendências idênticas. Assim sendo, como os betões produzidos com AR apresentam piores características de porosidade e de absorção, é de esperar que apresentem piores desempenhos na resistência à carbonatação. De facto, vários trabalhos de investigação demonstram que esta Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 17

34 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados propriedade pode ser significativamente afectada pela substituição dos AGP por AGRB (BRITO, 2005). É, também, expectável que o recurso a AFRB, ao invés de AFP, aumente a carbonatação do betão de uma forma ainda mais acentuada do que na substituição de AGP por AGRB, uma vez que é a própria matriz do betão que perde estanqueidade (BRITO, 2005; EVANGELISTA, 2007). GOMES (2007) constatou que, nos betões com uma percentagem de incorporação de 50% de AGRB, a resistência à carbonatação aos 90 dias diminuiu cerca de 10% face ao BR (Figura 2.14). Profundidade de carbonatação (mm) 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Tempo (dias) Figura Evolução da profundidade de carbonatação (adaptado de GOMES, 2007) BR B50 No que diz respeito a procedimentos expeditos de previsão do comportamento das propriedades dos BARB, ALVES (2007) obteve uma boa correlação (R 2 0,80) entre a penetração dos cloretos do betão e a massa volúmica e uma fraca correlação (R 2 < 0,65) entre a profundidade de carbonatação do betão e a absorção de água dos agregados, enquanto que ROBLES (2007) obteve correlações aceitáveis (R 2 0,65) entre as mesmas propriedades (Figura 2.23 e Figura 2.24). Carbonat. BAR / Carbonat. BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0, mv BAR /mv BR ALVES ROBLES Figura Variação da relação entre profundidades de carbonatação do betão com a relação entre massas volúmicas ponderadas dos agregados Carbonat. BAR / Carbonat. BR 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 ab BAR /ab BR - 1 ALVES ROBLES Figura Variação da relação entre profundidades de carbonatação do betão com a relação entre absorções de água ponderadas dos agregados 18 Pedro Miguel Evaristo Amorim

35 Capítulo 2 - Estado da arte Penetração de cloretos As taxas de penetração de cloretos (medidas pelo respectivo coeficiente de difusão) são de capital importância na definição da vida útil das armaduras no seu interior. Embora ainda não se entenda o mecanismo de fixação dos iões de cloro, acredita-se que parte dos cloretos é fixada quimicamente e incorporada nos produtos de hidratação do cimento. Outra parte é fixada fisicamente e absorvida na superfície dos micro poros. Apenas uma terceira parcela de cloretos, designados por livres porque se deslocam de um local para o outro, é que é capaz de destruir a camada passiva na superfície da armadura de aço e iniciar o processo de corrosão através das reacções agressivas com o aço (FERREIRA, 2000). À semelhança da carbonatação, esta propriedade depende dos mesmos factores da absorção de água e, naturalmente, apresenta tendências idênticas. Assim sendo, como os betões produzidos com AR apresentam piores características de porosidade e de absorção, é de esperar que apresentem piores desempenhos na resistência à penetração de cloretos (BRITO, 2005). GOMES (2007) constatou que, nos betões com uma percentagem de incorporação de 50% de AGRB, a resistência à penetração de cloretos aumentou apenas 5,6% face ao BR. OLORUNSOGO (2002), além de ter estudado o efeito da substituição de AGP por AGRB no betão, analisou, ainda, a influência do tempo de cura (3, 7, 28 e 56 dias). No decorrer da investigação, observou maiores condutividades aos cloretos dos BAGRB face aos BR, com incrementos entre 41 a 87% em betões com taxas de substituição de 100%. Constatou, ainda, que o desempenho dos betões, em termos de condutibilidade aos cloretos, melhora com o aumento do tempo de cura, tendo registado uma diminuição da condutibilidade de 69% no BR e de 59,2% no betão com substituição integral de AGP por AGRB, ao aumentar o período de cura de 3 para 56 dias (Figura 2.17). Figura Variação da condutividade aos cloretos com o tempo de cura (OLORUNSOGO, 2002) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 19

36 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados No que concerne a procedimentos expeditos de previsão do comportamento das propriedades dos BARB, ALVES (2007) obteve uma correlação muito boa (R 2 0,95) entre o coeficiente de difusão de cloretos do betão e a massa volúmica e uma boa correlação (R 2 0,80) entre o coeficiente de difusão de cloretos do betão e a absorção de água dos agregados (Figura 2.26 e Figura 2.27). 2,4 2,4 Cloretos BAR / Cloretos BR 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES Cloretos BAR / Cloretos BR 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 ALVES 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 1 - mv BAR /mv BR ab BAR /ab BR - 1 Figura Variação da relação entre coeficientes de difusão de cloretos do betão com a relação entre massas volúmicas ponderadas dos agregados Figura Variação da relação entre coeficientes de difusão de cloretos do betão com a relação entre absorções de água ponderadas dos agregados 2.4. CURA DO BETÃO Introdução A cura consiste nos diferentes meios que se empregam para impedir a evaporação da água de amassadura, garantindo-se, assim, a continuação das reacções de hidratação do cimento. Desta forma, os espaços, inicialmente ocupados por água, são preenchidos por produtos resultantes da hidratação do cimento, o que contribui para um melhor desempenho da amassadura, em termos de resistência e durabilidade. Naturalmente, quanto maior for o período de cura maior será a tensão de rotura, a impermeabilidade, a resistência ao desgaste e aos ataques químicos nos elementos de betão. Contudo, na prática é necessário conciliar os requisitos da qualidade com os da economia. Por estas razões, o período mínimo de cura deve ser, em média, de sete a dez dias quando se constrói com betão de cimento portland. Caso a temperatura se aproxime de 0 ºC, esse período deve ser duplicado e os dias em que a temperatura desça abaixo de 0 ºC não devem ser contabilizados como tempo de cura (COUTINHO, 2000). 20 Pedro Miguel Evaristo Amorim

37 Capítulo 2 - Estado da arte Métodos de cura mais comuns São os seguintes os métodos de cura mais correntes: conservação em moldes - este método só é aplicável para peças com pequenas áreas de exposição; os moldes têm que impedir a secagem através da maior parte da superfície; no caso de moldes em madeira, estes devem ser molhados com alguma frequência para evitar a secagem através deles, pois o coeficiente de permeabilidade higrométrica da madeira é superior ao do betão, mesmo nas primeiras idades; cobrir as superfícies expostas com água, areia, terra, serradura, algodão, juta ou quaisquer outras substâncias que retenham água - este método só pode ser aplicado depois da presa do betão e deve garantir, sempre, uma superfície húmida; aspersão com água a intervalos frequentes - os intervalos de tempo deste método devem ser respeitados pois, caso contrário, pode haver uma fadiga superficial devida a contracções e expansões frequentes e intensas, o que, por sua vez, iria aumentar a fissuração superficial ou diminuir a resistência da superfície; aplicar membranas de cura que formam películas mais ou menos impermeáveis - este método requer emulsões aquosas ou soluções de produtos resinosos ou parafínicos; quando estas substâncias entram em contacto com um meio alcalino rompem-se e depositam uma delgada película de resina ou parafina, normalmente de cor clara para não absorver a radiação solar; desta forma, evita-se a subida da temperatura do betão e, consequentemente, diminui-se a velocidade da saída de água do seu interior (COUTINHO, 2000). Refira-se, ainda, que a aplicação de cada método de cura deve ter em consideração as condições locais e a forma, as dimensões e a posição dos elementos (NEVILLE, 1997) INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE CURA NO DESEMPENHO DOS BETÕES Introdução São inúmeros os parâmetros que intervêm na progressão do desempenho, em termos de resistência mecânica e durabilidade, do betão ao longo do tempo. Destacam-se a natureza do cimento, as dosagens dos componentes, as condições de amassadura e de colocação e, finalmente, as mais importantes de todas, a temperatura e humidade do meio de conservação. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 21

38 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Neste subcapítulo, enunciam-se diversos estudos sobre a influência das condições de cura no desempenho dos betões Retracção A retracção do betão é influenciada pelas condições de cura, especialmente pela humidade relativa. De facto, o betão retrai-se quando submetido a humidades relativas inferiores a 94% e expanda-se quando sujeito a humidades relativas superiores a 94% (Figura 2.20). Quanto ao vento, a sua influência na secagem do betão é desprezável (com excepção na fase inicial da cura), devido à baixa condutibilidade do betão (NEVILLE, 1997). Figura Relação entre a retracção e o tempo para betões sujeitos a humidades relativas diferentes (adaptado de NEVILLE, 1997) L HERMITE et al (1965), além de terem estudado a influência da higrometria do ambiente na retracção de secagem do betão, analisaram, ainda, as vantagens de uma cura prévia e prolongada dentro de água. Resumindo, L HERMITE et al (1965) submeteram vários provetes de betão a diversas humidades relativas e registaram a sua retracção ao longo do tempo. Contudo, metade dos provetes esteve conservada dentro de água durante 1 ano e 8 meses, antes de serem ensaiados. No decorrer da investigação, observaram que a conservação prévia e prolongada dentro de água reduz significativamente a retracção do betão, embora as diferenças se vão atenuando ao longo do tempo (Figura 2.21 e Figura 2.22). Além disso, a maior curvatura dos diagramas nas higrometrias baixas sugere que, para humidades inferiores a 60 a 70%, a retracção é menos influenciada pela higrometria. 22 Pedro Miguel Evaristo Amorim

39 Capítulo 2 - Estado da arte Figura Influência da humidade relativa na variação da dimensão do betão exposto desde a desmoldagem na atmosfera respectiva (adaptado de L HERMITE et al, 1965) Figura Influência da humidade relativa na variação da dimensão do betão depois de uma cura prévia de 1 ano e 8 meses dentro de água (adaptado de L HERMITE et al, 1965) L HERMITE et al (1965) observaram, ainda, a evolução da retracção de vários tipos de betão quando submetidos, alternadamente, a condições de cura diferentes. Basicamente, L HERMITEE et al (1965) produziram três tipos de betão com uma dosagem de cimento de 350 kg/m 3, variando, unicamente, na dosagem de água e no tipo e composição de agregados e sujeitos a ciclos de secagem e embebição. Ao longo da investigação, verificaram que os provetes de betão, após terem secado ao ar a uma dada humidade relativa, expandem quando são colocados dentro de água. Contudo, constataram que nem toda a retracção inicial de secagem é recuperada, mesmo após longa conservação na água. L HERMITE et al (1965) são do parecer que esta retracção residual se deve à formação de novas ligações entre cristais do cimento hidratado, devido à secagem, estabelecendo-se, desta forma, um contacto mais íntimo entre as partículas (Figura 2.23). Figura Influência da secagem e embebição na retracção e expansão do betão (adaptado de L HERMITE et al, 1965) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 23

40 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados HASNI et al (1994) estudaram a influência das condições de cura no desempenho de três tipos de betões (um betão de referência (BO), um betão de elevado desempenho sem sílica de fumo (BJ1) e um betão de elevado desempenho com sílica de fumo (BJ2)). Parte dos provetes foi conservada em ambiente saturado (humidade > 95%; temperatura = 20 ºC) durante 50 dias (cura T). Outros provetes foram mantidos em ambiente de laboratório (humidade = 50 a 60%; temperatura = 20 ºC) durante 50 dias (cura F). Os restantes provetes foram submetidos a um ambiente aquecido (humidade = 20%; temperatura = 30 ± 5 ºC) durante 7 horas por dia ao longo de 50 dias (cura C). No decorrer do trabalho de investigação, HASNI et al (1994) registaram uma ligeira expansão em todos os betões submetidos à cura em ambiente saturado. Observaram ainda que, quanto mais seco for o método de cura, mais acentuada é a variação das dimensões do betão (Figura 2.24). Figura Influência das condições de cura na retracção do betão BO (adaptado de HASNI et al, 1994) Absorção de água A absorção de água do betão é, também, influenciada pelas condições de conservação, especialmente pela temperatura e pela humidade relativa. De facto, a elevação da temperatura ambiente, embora acelere a presa e o endurecimento do betão, afecta a qualidade da cristalização, conferindo aos cristais uma estrutura física mais deficiente, mais porosa e menos desenvolvida. Naturalmente, esta situação tem consequências ao nível da resistência e durabilidade do betão. Quanto à humidade relativa, a sua influência é perceptível uma vez que a presença de água nos poros do cimento hidratado é uma condição para a sua hidratação contínua e, consequentemente, para optimizar os níveis de compacidade e porosidade do betão (COUTINHO, 2000). HASNI et al (1994) constataram que os provetes conservados em ambiente saturado são os que apresentam níveis de porosidade mais baixos. Observaram ainda que, quanto mais baixa for a 24 Pedro Miguel Evaristo Amorim

41 Capítulo 2 - Estado da arte porosidade de um betão submetido a uma cura que impeça a evaporação da água de amassadura, menos sensível é o betão às condições de cura (Tabela 2.5). Tabela Porosidade de betões submetidos a diversos tipos de cura (HASNI et al, 1994) Tipo de betão Porosidade (%) Cura T (100% HR; 20 ºC) Cura F (60% HR; 20 ºC) Cura C (20% HR; 30 ºC) B0 13,4 15,4 14,7 BJ 1 12,5 13,5 13,9 BJ 2 11,6 11,8 11,2 FREITAS (2001) avaliou o grau de hidratação e o desempenho de três tipos de betões quando submetidos a dois ciclos de cura. O primeiro ciclo consiste numa cura térmica ao longo de sete dias e o segundo numa cura húmida, também ao longo de sete dias. No decorrer da investigação, FREITAS (2001) constatou que a absorção capilar dos betões conservados num ambiente húmido é inferior à dos betões expostos a uma cura térmica. Observou, ainda, que a ascensão capilar dos betões, durante 24 horas, também é inferior, em todas as idades, nos betões submetidos a uma cura húmida (Figura 2.25). Figura Ascensão capilar do betão com cimento portland de alto-forno (FREITAS, 2001) Carbonatação e penetração de cloretos Uma cura adequada e prolongada contribui, significativamente, para a redução da porosidade do betão. O cenário oposto pode levar ao aparecimento de fissuras, devido à evaporação da água de amassadura, o que irá afectar o desempenho do betão na resistência à carbonatação e à penetração de cloretos (SAFIUDDIN et al, 2007). MARSH et al (1994) estudaram a influência das condições de cura no desempenho de um betão de cimento portland de classe 42,5. Parte dos provetes foi submetida a um ambiente quente (humidade = 50%; temperatura = 20 ºC) durante as primeiras 24 horas e depois permaneceu em Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 25

42 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados ambiente de laboratório (humidade = 50 a 70%; temperatura = 10 a 20 ºC) durante 27 dias (cura 1). Outros provetes estiveram sempre em ambiente de laboratório durante 28 dias (cura 2). Os restantes provetes permaneceram em ambiente de laboratório durante as primeiras 24 horas e depois foram conservados dentro de água durante 27 dias (cura 3). No decorrer da investigação, MARSH et al (1994) registaram menores profundidades de carbonatação nos betões submetidos a condições de cura que impedem a evaporação da água de amassadura. Observaram, ainda, que o primeiro dia de cura não tem uma influência significativa no desempenho em termos de carbonatação dos betões (Figura 2.26). 35,00 Profundidade de carbonatação (mm) 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Tempo (semanas) Cura 1 Cura 2 Cura 3 Figura Influência das condições de cura na evolução da profundidade de carbonatação (adaptado de MARSH et al, 1994) HASNI et al (1994) constataram que, quanto mais seco for o método de cura maior é a profundidade de carbonatação (Figura 2.27). No entanto, não registaram qualquer tipo de influência das condições de cura na penetração dos cloretos (Figura 2.28). Figura Influência das condições de cura na resistência à carbonatação do betão BO (adaptado de HASNI et al, 1994) 26 Pedro Miguel Evaristo Amorim

43 Capítulo 2 - Estado da arte Figura Influência das condições de cura na resistência à penetração dos cloretos do betão BO (adaptado de HASNI et al, 1994) 2.6. INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE CURA NO DESEMPENHO DOS BETÕES COM AGREGADOS RECICLADOS Introdução A investigação sobre este tema é ainda muito escassa. Contudo, tendo em conta a informação reunida nos subcapítulos anteriores, é de esperar que os BARGB sejam um pouco mais sensíveis a condições de cura mais desfavoráveis do que os BR, com excepção, talvez, nos primeiros dias de cura. Neste subcapítulo, descreve-se o comportamento expectável dos BAGRB quando submetidos a diversas tipos de cura e, ainda, enunciam-se alguns estudos sobre a influência das condições de conservação no desempenho dos BARB Retracção De acordo com a investigação desenvolvida no domínio dos BAGRB, a retracção é uma das propriedades mais afectadas pela incorporação deste tipo de agregados. No entanto, é expectável que, em ambientes secos, a reserva de água que os AGRB possuem no seu interior favoreça, inicialmente, a hidratação das partículas de cimento, diminuindo, deste modo, a retracção autogénea. Por outro lado, dada a maior porosidade dos BAGRB face ao BR, é natural que a evaporação da água de amassadura se processe mais rapidamente nos BAGRB, o que poderá pôr em causa a continuidade das reacções de hidratação do cimento. Em ambientes saturados, é provável que os BAGRB apresentem Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 27

44 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados expansões superiores às do BR, uma vez que nos BAGRB, além da expansão dos componentes do cimento, ocorre, ainda, a expansão da parcela de argamassa aderida dos AGRB. BUYLE-BODIN et al (2002) estudaram a influência das condições de cura no desempenho, em termos de durabilidade, de betões com agregados reciclados. Basicamente, BUYLE-BODIN et al (2002) produziram dois betões convencionais (NAC1 e NAC2), um betão com uma percentagem de incorporação de 100% de AGRB (MAC) e três betões onde a totalidade dos AP foi substituída por ARB (RAC1, RAC 2 e RAC3). Depois de desmoldados, metade dos provetes foi conservada num ambiente relativamente húmido (humidade = 65%; temperatura = 20 ºC) durante 1 ano e os restantes provetes foram imersos em água, também durante 1 ano. No decorrer da investigação, registaram, nos provetes conservados num ambiente relativamente húmido, maiores retracções dos BARB face ao NAC2, com incrementos de 80 e 300% no MAC e no RAC3, respectivamente. Relativamente aos provetes armazenados dentro de água, BUYLE-BODIN et al (2002) consideram que expansões até 200 µm/m podem ser causadas pela absorção de água. Valores superiores a 200 µm/m, como é o caso do RAC3, podem ser explicados pela formação de produtos expansivos devido a reacções de sulfatos (Tabela 2.6). Tabela Influência das condições de cura na retracção de betões com agregados reciclados (adaptado de BUYLE-BODIN et al, 2002) Tipo de betão Retracção / expansão (µm/m) Cura em ambiente húmido Cura por imersão em água NAC MAC RAC Absorção de água A absorção de água é afectada, entre outras características, pela qualidade de cristalização. Quando o betão é conservado em condições higrométricas e térmicas favoráveis à cristalização dos componentes do cimento, os cristais apresentam uma estrutura física mais perfeita, menos porosa e mais desenvolvida. Relativamente aos BAGRB, é possível que, em ambientes secos, a reserva de água que os AGRB possuem no seu interior favoreça, inicialmente, a hidratação das partículas de cimento, contribuindo, deste modo, para uma estrutura menos porosa. Por outro lado, dada a maior porosidade dos BAGRB face ao BR, é natural que a evaporação da água de amassadura se processe mais rapidamente nos BAGRB, o que poderá interromper as reacções de hidratação do cimento. Em ambientes saturados garante-se a continuidade da hidratação do cimento em ambos os betões, embora o desempenho, em termos de absorção de água do BR seja, à partida, superior aos BAGRB, uma vez 28 Pedro Miguel Evaristo Amorim

45 Capítulo 2 - Estado da arte que a sua porosidade é inferior à dos BAGRB. O aumento de temperatura irá contribuir para a aceleração da presa e do endurecimento do betão, embora acabe por afectar a qualidade de cristalização. WIRQUIN et al (2000), além de terem estudado a influência do tempo na absorção por capilaridade dos BARB, analisaram, ainda, os efeitos de dois tipos de cura. Resumindo, WIRQUIN et al (2000) produziram um betão convencional e um betão com uma percentagem de incorporação de 100% de ARB e submeteu-os a ambientes húmidos. Mais concretamente, parte dos provetes foram conservados numa câmara húmida durante 1, 3 e 28 dias, antes de serem ensaiados, e os restantes provetes foram imersos em água durante 28 dias. De seguida, efectuaram o ensaio de absorção por capilaridade e aplicaram as leis de variação de absorção capilar a partir dos modelos propostos por HALL (1989) e por SHÖNLIN (a partir de trabalhos de BALAYSSAC, 1992). No decorrer da investigação observaram que o modelo proposto por SHÖNLIN (1992) é mais conservativo que o proposto por HALL (1989). Contudo, e independentemente do modelo aplicado, registaram maiores absorções de água por capilaridade nos BARB face aos BR, com incrementos que chegam a atingir os 550 %. Constataram, ainda, que o desempenho dos betões, em termos de absorção por capilaridade, melhora significativamente com o aumento do tempo de cura e ligeiramente quando se opta por conservar o betão dentro de água em vez de o conservar numa câmara húmida. Refira-se, também, que as diferenças na absorção por capilaridade entre BARB e BR se acentuam mais nas condições de cura menos favoráveis (Figura 2.29, Figura 2.30, Figura 2.31 e Figura 2.32). Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BR obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por HALL (1989) Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BARB obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por HALL (1989) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 29

46 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BR obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por SHÖNLIN (1992) Figura Absorção de água por capilaridade dos betões BARB obtida por WIRQUIN et al (2000), recorrendo ao modelo proposto por SHÖNLIN (1992) BUYLE-BODIN et al (2002) estudaram, ainda, a influência das condições de cura na absorção de água de betões com agregados reciclados, através da análise da absorção de água inicial 4 e da absorvidade 5. No decorrer da sua investigação, constataram que os RAC são significativamente mais vulneráveis a ataques do que os NAC. De facto, registaram uma absorção inicial e uma absorvidade cerca de 4 vezes mais elevadas, sendo, portanto, natural que a penetração de líquidos seja mais rápida nos RAC (Figura 2.33 e Figura 2.34) ). Relativamente às condições de cura, BUYLE-BODIN et al (2002) observaram que a cura por imersão em água contribui para reduzir a porosidade do betão e, consequentemente, a sua absorção de água. Contudo, este efeito é melhor observado nos MAC e nos NAC do que nos RAC, uma vez que a água presente no interior dos AFRB garante a continuação das reacções de hidratação do cimento, diminuindo, deste modo, os efeitos das condições de cura. Figura Absorção de água inicial do betão (adaptado de BUYLE-BODIN et al, 2002) Figura Absorvidade do betão (adaptado de BUYLE-BODIN et al, 2002) 4 Absorção de água inicial - quantidade de água absorvida por unidade de superfície ao longo de 1 hora após o inicio do ensaio. 5 Absorvidade - quantidade de água absorvida por unidade de superfície versus a raiz quadrada do tempo passado. 30 Pedro Miguel Evaristo Amorim

47 Capítulo 2 - Estado da arte Carbonatação e penetração de cloretos Estas propriedades dependem dos mesmos factores da absorção de água e, naturalmente, devem apresentar tendências idênticas. Por outras palavras, é expectável que o comportamento apresentado pelos BAGRB, ao nível da absorção de água nos diversos ambientes de cura, seja similar na resistência à carbonatação e à penetração de cloretos. BUYLE-BODIN et al (2002) avaliaram, também, os efeitos das condições de conservação na evolução da carbonatação de betões com agregados reciclados, tendo constatado que a velocidade de carbonatação nos RAC é cerca de 3 vezes superior à que ocorre nos NAC. Logo, qualquer elemento de betão armado composto por ARB requer um recobrimento superior ao do betão armado convencional. Além disso, verificaram que a profundidade de carbonatação, tanto nos RAC como nos NAC, diminui substancialmente quando o betão é conservado dentro de água. BUYLE-BODIN et al (2002) são do parecer que esta diminuição se deve, parcialmente, à elevada humidade interna desses betões. Naturalmente, esta influência será menos pronunciada nos RAC, devido à sua elevada porosidade que permite uma rápida evaporação da água após a cura (Figura 2.35). Figura Influência das condições de cura na profundidade de carbonatação ao fim de 28 dias numa câmara de carbonatação (adaptado de BUYLE-BODIN et al, 2002) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 31

48 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados 32 Pedro Miguel Evaristo Amorim

49 3. DESCRIÇÃO DA CAMPANHA EXPERIMENTAL 3.1. INTRODUÇÃO Este capítulo descreve todas as etapas da campanha experimental, focando-se essencialmente na obtenção dos agregados reciclados, no dimensionamento, produção e condições de cura do betão e nos ensaios efectuados aos agregados e ao betão. Desta forma, consegue-se ter uma melhor percepção do decurso de todas as actividades associadas a esta dissertação OBTENÇÃO DOS AGREGADOS RECICLADOS O primeiro passo consistiu em efectuar uma betonagem in situ no Laboratório de Construção do Instituto Superior Técnico. Desta forma, garante-se um controlo da posologia e das propriedades do betão de origem (B0). Naturalmente que, a cofragem utilizada para esta betonagem teve que respeitar certos requisitos, mais concretamente, teve que ser reforçada, de modo a resistir aos impulsos do betão, e seccionada, para formar pequenos elementos de betão facilmente transportáveis (Figura 3.1 e Figura 3.2). Figura Cofragem reforçada e seccionada Figura Espalhamento e vibração do betão Posteriormente, o betão foi britado, obtendo-se, deste modo, agregados reciclados de betão de origem controlada. Salienta-se que a britagem foi efectuada com a abertura de maxilas n.º 6 (22 mm), uma vez que GOMES (2007) determinou, através de ensaios preliminares, que é a abertura ideal para maximizar a obtenção de agregados grossos reciclados (Figura 3.3 e Figura 3.4). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 33

50 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Figura Chapas que regulam a abertura de maxilas Figura Britagem do betão Refira-se que os elementos de betão foram britados com apenas 40 dias de cura. Isto significa que o betão esteve em contacto com os diversos agentes atmosféricos por um período relativamente curto e a sua hidratação encontra-se numa fase intermédia. Convém, por isso, salientar que os betões produzidos nesta investigação poderão ser equiparados, no mundo da construção, a betões com agregados grossos reciclados de betão (AGRB) resultantes da britagem de elementos de betão demolidos numa fase inicial da sua vida, devido, por exemplo, ao facto de não estarem de acordo com o projecto. Salienta-se que o betão pronto utilizado foi produzido na central de Frielas da empresa UNIBETÃO S.A., estando disponível no anexo A o relatório com as propriedades e composição do betão. Contudo, destacam-se as seguintes características: classe de resistência: C30/37; classe de consistência: S2 (90 mm); máxima dimensão do agregado: 25 mm; tipo de cimento: CEM II 42,5R (fornecido pela SECIL); Com o intuito de adquirir mais informação sobre o betão pronto, realizaram-se ensaios de compressão, aos 28 dias de idade, a cubos com 15 cm de aresta conservados em ambiente saturado (Tabela 3.1). Tabela Resistência à compressão do BO aos 28 dias de idade Tipo de betão Massa (g) f c (MPa) BO ,7 39,36 BO ,7 38,69 BO ,6 37,10 BO ,1 39,31 BO ,2 43,03 BO ,9 40,40 34 Pedro Miguel Evaristo Amorim

51 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Ao longo deste ensaio, verificou-se que todos os provetes romperam pela sua matriz cimentícia e que o valor médio da tensão característica do betão se encontra ligeiramente abaixo dos valores expectáveis para um betão de origem da classe C30/37. É importante referir que, embora seja possível comparar agregados reciclados (AR) provenientes directamente de resíduos de construção e demolição (RCD) de origem desconhecida com agregados naturais (AP) de uma determinada pedreira e/ou areeiro, dessa comparação não é possível retirar conclusões susceptíveis de serem generalizadas para outras composições de AR. Assim sendo, nesta investigação, garantiu-se os AR se distinguissem dos AP somente pela pasta endurecida que lhes ficou aderida. Para tal, a origem dos AP, utilizados na produção de betão da campanha experimental, teve que ser a mesma que a dos usados no betão triturado ENSAIOS AOS AGREGADOS Introdução Uma vez que os agregados constituem a maior fracção do betão, é natural que as suas características afectem substancialmente o desempenho do betão. Logo, o conhecimento dessas características ganha especial relevância, quando se pretende analisar os efeitos da substituição do tipo de agregados, no desempenho do betão. Neste estudo, optou-se por se focar apenas as propriedades geométricas e físicas dos agregados. Mais concretamente, realizaram-se ensaios de análise granulométrica, de massa volúmica e absorção de água, de teor de humidade por secagem em estufa ventilada, de massa volúmica e vazios, de índice de forma, de desgaste de Los Angeles e de determinação da absorção de água ao longo do tempo. Sobre os restantes elementos do betão (cimento e água) não se efectuou qualquer tipo de ensaio, uma vez que foram invariantes ao longo da campanha experimental e as suas características são conhecidas e controladas Análise granulométrica Objectivo e normas A análise granulométrica pretende quantificar estatisticamente a percentagem de partículas retidas nas diversas classes granulométricas para cada material. Desta análise, resulta o traçado das denominadas Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 35

52 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados curvas granulométricas, essenciais para determinar as quantidades adequadas de cada agregado a incorporar na amassadura, de forma a maximizar a compacidade do betão. A metodologia e os princípios a adoptar na análise granulométrica encontram-se na norma NP EN Esta norma está associada, entre outras, à norma NP EN 933-2, que define as malhas dos peneiros a utilizar para a análise granulométrica. Procedimento Em primeiro lugar, secou-se a amostra a uma temperatura de 110 ± 5 ºC até alcançar massa constante. Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como M 1. De seguida, a amostra foi lavada sobre o peneiro de 0,063 mm, de forma a eliminar a maior parte das partículas muito finas (Figura 3.5). Deu-se por concluída a lavagem quando a água escoada pelo peneiro se tornou límpida. Posteriormente, o material lavado foi colocado novamente na estufa até alcançar massa constante. Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como M 2. Depois, despejou-se o material sobre uma coluna de peneiros, de aberturas referidas na NP EN 933-2, colocados de cima para baixo por ordem decrescente da dimensão das aberturas. A sua peneiração foi efectuada através de uma máquina de agitação mecânica até que a massa retida num dado peneiro não se altere mais de 1% durante 1 minuto de peneiração (Figura 3.6). Por fim, pesou-se o material retido em cada peneiro, começando pelo de maior abertura, e registaramse as suas massas como R 1, R 2,..., R i,..., R n. O material retido no recipiente de fundo também foi pesado e registou-se a sua massa como P. Figura Lavagem da amostra Figura Peneiração dos agregados 36 Pedro Miguel Evaristo Amorim

53 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Cálculos Calculou-se a percentagem cumulativa de M 1 que passa através de cada peneiro até ao peneiro 0,063 mm, exclusive, através da seguinte equação: å R n= M i 1 i 100 Determinou-se a percentagem de finos (f) que passa através do peneiro 0,063 mm, a partir da seguinte expressão: f = ( m - m ) 1 2 m 1 + P Massa volúmica e absorção de água Objectivo e norma A determinação da massa volúmica é fundamental para efectuar o dimensionamento do betão com a dosagem dos agregados em peso. Salienta-se que o valor mais relevante é a massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca, uma vez que, idealmente, os agregados deverão estar saturados com superfície seca, quando adicionados à amassadura. O cálculo da absorção de água dos agregados é extremamente importante, pois permite determinar a quantidade máxima de água que estes poderão reter no seu interior. Caso os agregados apresentem níveis de absorção de água elevados, a relação a/c efectiva e a trabalhabilidade pretendidas poderão estar comprometidas. Para evitar essa situação, deverão ser efectuadas correcções na quantidade de água a introduzir na amassadura. Os ensaios para a determinação da capacidade de absorção e das massas volúmicas dos agregados foram realizados em conformidade com a norma NP EN Procedimento A norma em consideração obriga a separar a amostra em fracções granulométricas de 0,063 a 4 mm, 4 a 31,5 mm e 31,5 a 63 mm. Esta operação foi realizada apenas para o bago de arroz, uma vez que os restantes agregados encontram-se razoavelmente dentro dos intervalos enunciados. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 37

54 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Para agregados de partículas inferiores a 31,5 mm, como no caso em consideração, a norma recomenda a utilização do método do picnómetro. Contudo, os procedimentos do método variam consoante sejam agregados finos ou grossos. Método do picnómetro para agregados grossos Em primeiro lugar, lavou-se a amostra sobre os peneiros de 31,5 e 4 mm e rejeitou-se as partículas fora desse intervalo. De seguida, o provete foi imerso dentro de um picnómetro, que foi colocado em banho-maria durante 24 horas, à temperatura de 22 ± 3 ºC (Figura 3.7). Decorridas as 24 horas, fez-se transbordar o picnómetro por adição de água. Secou-se o conjunto por fora, pesou-se e registou-se a sua massa como m 2. Depois, escorreu-se a amostra e encheu-se novamente o picnómetro, fazendo-o transbordar por adição de água. Secou-se o picnómetro por fora, pesou-se e registou-se a sua massa como m 3. O provete escorrido foi transferido para um pano seco e limpo cuidadosamente. Quando o pano já não conseguia absorver mais humidade, transferiu-se o provete para um novo pano, deixando-o secar até que não fossem visíveis películas de água na superfície do agregado (Figura 3.8). Pesou-se e registouse a massa como m 1. Para terminar, colocou-se o provete na estufa a 110 ºC até alcançar massa constante. Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como m 4. Figura Provete em banho-maria Figura Secagem dos agregados num pano 38 Pedro Miguel Evaristo Amorim

55 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Método do picnómetro para agregados finos Em primeiro lugar, lavou-se a amostra sobre os peneiros de 4 e 0,063 mm e rejeitou-se as partículas fora desse intervalo. De seguida, o provete foi imerso dentro de um picnómetro, que foi colocado em banho-maria durante 24 horas, à temperatura de 22 ± 3 ºC (Figura 3.9). Decorridas as 24 horas, fez-se transbordar o picnómetro por adição de água. Secou-se o conjunto por fora, pesou-se e registou-se a sua massa como m 2. Depois, decantou-se a maior parte da água do picnómetro e espalhou-se a amostra sobre um tabuleiro. Encheu-se novamente o picnómetro, fazendo-o transbordar por adição de água. Secou-se o picnómetro por fora, pesou-se e registou-se a sua massa como m 3. Posteriormente, o provete foi exposto a uma leve brisa e foi remexido em intervalos frequentes até se atingir o estado de superfície seca. Para verificar esta condição basta efectuar um pequeno ensaio. Enche-se um molde tronco-cónico, compacta-se a amostra por apiloamento e depois retira-se o molde. Através da deformada da amostra, é possível avaliar o seu estado (Figura 3.10). Quando a amostra atingiu o estado de superfície seca, pesou-se e registou-se a sua massa como m 1. Para terminar, colocou-se o provete na estufa a 110 ºC até alcançar massa constante. Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como m 4 Figura Provetes em banho-maria Figura Agregado com superfície seca Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 39

56 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Cálculo Calculou-se a massa volúmica do material impermeável das partículas (p a ) através da seguinte expressão: r a = m [ m4 -( m2 - m3) ]/ r w 4 Determinou-se a massa volúmica das partículas secas em estufa (p rd ) a partir da seguinte equação: r rd = m [ m1 -( m2 - m3) ]/ r w 4 Calculou-se a massa volúmica das partículas saturadas com superfície seca (p ssd ) através da seguinte expressão: r ssd = m [ m1 -( m2 - m3) ]/ r w 1 Determinou-se a absorção de água (WA) a partir da seguinte equação: WA = m ( m - m ) Teor de humidade por secagem em estufa ventilada Objectivo e norma A determinação do teor de humidade por secagem em estufa ventilada dos agregados é fundamental para se conhecer a quantidade de água que estes contêm no seu interior. Este ensaio foi efectuado com alguma periodicidade durante a época de produção de betão, com o intuito de quantificar rigorosamente, em cada betonagem, a água necessária para saturar os agregados e hidratar o cimento sem alterar a relação A/C efectiva pretendida. A metodologia e os princípios a adoptar na determinação do teor de humidade por secagem em estufa ventilada encontram-se na norma NP EN Pedro Miguel Evaristo Amorim

57 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Procedimento Em primeiro lugar, pesou-se a amostra húmida e registou-se a sua massa como M 1. De seguida, colocou-se o provete na estufa a 110 ºC até alcançar massa constante (Figura 3.11). Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como M 3 (Figura 3.12). Figura Provetes em estufa Figura Pesagem do provete Cálculo Calculou-se o teor de humidade (w) através da seguinte expressão: w = M 1 - M M Massa volúmica e vazios Objectivo e norma O ensaio de determinação da massa volúmica e dos vazios, também conhecido por ensaio de determinação da baridade, permite estabelecer uma relação entre a massa e o volume dos agregados, dado relevante principalmente nas obras, onde as dosagens dos componentes do betão são normalmente feitas em volume e não em peso. Os ensaios para a determinação da massa volúmica e dos vazios dos agregados foram realizados em conformidade com a norma NP EN Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 41

58 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Procedimento Em primeiro lugar, recolheram-se 3 amostras, com massa entre 120 e 150% superior à necessária para encher o recipiente, e colocaram-se na estufa a 110 ºC até alcançar massa constante (Figura 3.13). De seguida, determinou-se o volume do recipiente (V), através do quociente da diferença entre a massa do recipiente preenchido com água e a massa do recipiente seco (m 1 ) pela massa volúmica da água. Por fim, encheu-se o recipiente com algum cuidado (Figura 3.14), para minimizar a segregação e compactação das partículas, pesou-se e registou-se a sua massa como m 2. Este processo foi repetido para as 3 amostras. Figura Amostra em estufa Figura Colocação da amostra no recipiente Cálculo Calculou-se a massa volúmica (ρ b ) de cada agregado através da seguinte expressão: r b = ( m m ) 3 å i = 1 2i - 1i 3V Forma das partículas - Índice de forma Objectivo e norma O índice de forma permite caracterizar a forma das partículas que constituem o agregado. O facto de os agregados serem mais ou menos alongados influencia o modo como eles se dispõem e arrumam no betão, o que, consequentemente, tem implicações ao nível da compacidade e da consistência do betão. 42 Pedro Miguel Evaristo Amorim

59 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental A metodologia e os princípios a adoptar na determinação da forma das partículas encontram-se na norma NP EN Procedimento Em primeiro lugar, separou-se a amostra nas diversas fracções granulométricas por peneiração (Figura 3.15). De seguida, registou-se a massa de cada fracção granulométrica (M 1i ) e determinou-se a percentagem, em massa, de cada fracção granulométrica (V i ) relativamente à massa da amostra. Salienta-se que foram desprezadas todas as fracções, cuja percentagem em massa fosse inferior a 10%. Posteriormente, mediu-se a dimensão máxima (L) e a dimensão mínima (E) de cada partícula, com auxílio de um paquímetro, e recolheram-se todas as partículas que apresentavam uma relação dimensional L/E > 3, também conhecidas por partículas não cúbicas (Figura 3.16). Por fim, registou-se a massa das partículas recolhidas (M 2i ). Figura Peneiração da amostra Figura Separação das partículas não cúbicas Cálculo Calculou-se o índice de forma (SI) de cada agregado através da seguinte expressão: SI = å å M M 2 i 1i 100 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 43

60 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Desgaste de Los Angeles Objectivo e norma O ensaio de desgaste de Los Angeles permite quantificar a perda de massa de um determinado agregado submetido a um processo abrasivo. Os ensaios para a determinação do desgaste de Los Angeles foram realizados em conformidade com a especificação LNEC E237. Procedimento Em primeiro lugar, lavou-se e depois secou-se a amostra a uma temperatura de 110 ºC até alcançar massa constante. De seguida, separou-se a amostra nas diversas fracções granulométricas por peneiração e, de acordo com os critérios estabelecidos pela especificação adoptada, recolheu-se pequenas quantidades de determinadas fracções granulométricas (Figura 3.17). Pesou-se e registou-se a sua massa como m 1. Os agregados recolhidos foram colocados dentro do cilindro giratório, juntamente com a carga abrasiva, constituída por onze esferas de aço (Figura 3.18). Depois de o cilindro efectuar 500 rotações à velocidade de 30 a 33 r.p.m., retirou-se a amostra e lavou-se dentro do peneiro de 1,68 mm. Por fim, colocou-se a amostra na estufa a 110 ºC até alcançar massa constante. Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como m 2. Figura Recolha das fracções granulométricas Figura Cilindro giratório 44 Pedro Miguel Evaristo Amorim

61 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Cálculo Calculou-se a perda por desgaste na máquina de Los Angeles através da seguinte expressão: P LA = m - m m Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB Objectivo e norma O ensaio de absorção de água ao longo do tempo por parte dos AGRB permite conhecer a evolução da absorção de água dos AGRB quando imersos em água e, assim, prever o seu comportamento durante a amassadura e determinar a quantidade de água adicional e o tempo necessários para a sua présaturação, de forma a compensar a maior absorção de água destes agregados face aos AGP. Salientase que este ensaio é apenas relevante para os AGRB, uma vez que a absorção de água dos AGP, além de reduzida, é, também, bastante lenta. O ensaio de absorção de água ao longo do tempo para agregados não é ainda abrangido por nenhuma norma. Assim sendo, o procedimento de ensaio seguido foi adaptado da proposta de norma por LEITE (2001) e do procedimento de ensaio seguido por FERREIRA (2007). Procedimento Em primeiro lugar, secou-se uma amostra representativa de AGRB a uma temperatura de 110 ºC até alcançar massa constante. Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como m 0. De seguida, colocou-se a amostra dentro do cesto de rede e introduziu-se o cesto, suspenso por um cabo à balança, num tanque com água (Figura 3.19). Procedeu-se ao registo da primeira pesagem ao fim de 10 segundos. As seguintes pesagens foram efectuadas de 10 em 10 segundos até aos 5 minutos, de 20 em 20 segundos dos 5 aos 10 minutos, de 30 em 30 segundos dos 10 aos 20 minutos e de minuto a minuto dos 20 minutos até aos 30 minutos. Registou-se a massa indicada na balança como m 0:10, m 0:20,, m t,, m 30:00. Por fim, removeu-se o cesto da água e despejaram-se as partículas sobre um pano absorvente secandoas até atingirem a condição de superfície seca (Figura 3.20). Pesou-se e registou-se a sua massa como m 1. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 45

62 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Figura Colocação do cesto no tanque com água Figura Secagem das partículas num pano Cálculo Calculou-se a quantidade total de água absorvida nos 30 minutos (A30), relativamente ao estado original dos AGRB, através da seguinte expressão: A30 = m1 - m0 Determinou-se a quantidade total de água absorvida no instante t (At) a partir da seguinte equação: At = A30 - (m30:00 - mt ) Calculou-se a percentagem de água absorvida no instante t (WAt), relativamente à massa inicial de AGRB, através da seguinte expressão: WAt = At 100 m0 Determinou-se a percentagem de água absorvida no instante t (WAr), relativamente ao potencial de absorção de água dos AGRB (WA24), a partir da seguinte equação: WAr = WAt 100 WA FORMULAÇÃO DOS BETÕES Introdução O betão é um material compósito constituído por agregados ligados por uma matriz cimentícia composta por cimento, água e, em certos casos, adições e adjuvantes com diversas funções. As Pedro Miguel Evaristo Amorim 46

63 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental proporções entre estes componentes têm uma forte influência na qualidade do betão em termos de desempenho estrutural, durabilidade e economia. Os agregados são geralmente classificados consoante as suas dimensões e origem. Os agregados finos, usualmente designados por areias, são compostos por partículas de dimensão inferior a 4 mm, enquanto que os agregados grossos, também denominados por britas, apresentam geralmente dimensões entre 4 e 32 mm. Além disso, considera-se que os agregados são britados, caso sejam obtidos através da britagem de rochas de grandes dimensões, ou rolados se forem provenientes de zonas aluvionares. Refira-se que, os agregados britados possuem, em geral, uma forma angulosa e rugosa, enquanto os agregados rolados tendem a ser arredondados e lisos. O cimento é o componente da matriz do betão que funciona como elemento aglutinador das areias e britas. O tipo de cimento utilizado, a sua classe de resistência e a sua dosagem por m 3 influenciam directamente o desempenho do betão produzido. A água utilizada na produção do betão tem como objectivos hidratar a pasta de cimento e lubrificar os agregados presentes na mistura. A parcela de água em excesso destina-se a aumentar o nível de trabalhabilidade ao betão. As adições são materiais finamente divididos que são usualmente utilizados no betão quando se pretende melhorar certas propriedades ou alcançar propriedades especiais. Já os adjuvantes são produtos químicos adicionados, durante o processo de mistura do betão e em pequenas quantidades, com o intuito de modificar as propriedades do betão fresco ou endurecido. Estes dois componentes não foram utilizados na campanha experimental, uma vez que se pretendia reduzir as variáveis e concentrar as atenções nas diferentes condições de cura e taxas de substituição de AGP por AGRB Cálculo dos betões Dados iniciais O betão utilizado como referência na campanha experimental foi dimensionado de acordo com as directivas da NP EN 206 e E 464. De seguida, apresentam-se os principais dados que permitiram o seu cálculo: classe de resistência: C30/37; classe de consistência: S2 (80 ± 10 mm); classe de exposição ambiental: diversas; tipo de cimento: CEM II 42,5R (fornecido pela SECIL); Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 47

64 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados tipo de agregados: agregados grossos britados e areias roladas de origem calcária (fornecidos pela UNIBETÃO); tipo de água: água potável; nível de controlo de produção: bom; método de compactação: vibração mecânica normal (agulha vibratória); medição dos componentes: por pesagem. Determinação da máxima dimensão dos agregados A máxima dimensão dos agregados (D) é condicionada pelo efeito parede, que consiste na movimentação de argamassa para junto de superfícies contínuas limites que restringem o betão, tais como cofragens e armaduras. Este fenómeno traduz-se no empobrecimento da massa do interior do betão e, como tal, deve ser evitado. Nesta investigação, pretende-se adoptar uma dimensão máxima do agregado de 25,4 mm. Contudo, dadas as dimensões dos moldes que serão utilizados durante a produção do betão, é necessário analisar se o efeito parede poderá ocorrer. Faury considera que este fenómeno é desprezável caso a máxima dimensão dos agregados (D) não exceda em mais de 33% o raio médio do molde (R), ou seja: 4 D R 3 Por definição, o raio médio do molde é: R= Volume a encher Superfície confinante desse de betão volume de betão Tendo isto em consideração, facilmente se calcula a dimensão máxima do agregado admissível para cada tipo de molde (Tabela 3.2). Provetes Tabela Dimensão máxima do agregado admissível Dimensões (cm) Superfície confinante (cm 2 ) Volume (cm 3 ) R (mm) D (mm) Cilíndricos Φ10 x ,9 1963,5 11,4 15,2 10 x 10 x ,0 5000,0 22,7 30,3 Prismáticos 15 x 15 x , ,0 33,3 44,4 Cúbicos 10 x 10 x ,0 1000,0 16,7 22,2 Para que nenhuns dos provetes estivesse sujeito ao efeito parede, a dimensão máxima do agregado teria que ser igual ou inferior a 15,2 mm. Contudo, optou-se por se considerar uma dimensão máxima 48 Pedro Miguel Evaristo Amorim

65 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental do agregado de 25,4 mm, uma vez que esta dissertação segue uma linha de investigação onde se tem adoptado esta dimensão. Só assim se poderá efectuar uma análise comparativa válida. Valor médio da tensão de rotura à compressão do betão Pretende-se obter um betão de referência de classe de resistência C30/37, o que significa que os provetes cúbicos deverão apresentar um valor característico de resistência aos 28 dias de 37 MPa. Uma vez que o reduzido número de provetes impossibilita a determinação de valores característicos, a resistência à compressão é avaliada com base na média dos valores obtidos. O valor médio correspondente a esta classe de resistência pode ser obtido através da seguinte expressão: f cm = f ck + ls n em que: f cm - valor médio da resistência à compressão; f ck - valor característico superior da resistência à compressão; λ - parâmetro estatístico que depende do número de amostras; S n - desvio padrão. Segundo vários investigadores, o parâmetro λ toma, numa análise simplista, o valor 1,64. Para determinar o valor do desvio padrão, é usual recorrer-se à tabela proposta por NEPOMUCENO (Tabela 3.3), que tem em conta o tipo de medição dos componentes e o grau de controlo da produção. Logo, o valor médio da resistência à compressão expectável é dado pela seguinte expressão: f cm = ,64 4,4= 44MPa Tabela Desvios padrão consoante o tipo de medição dos componentes e o grau de controlo da produção (NEPOMUCENO, 1999) Medição dos componentes Cimento Agregados Peso (servomecanismo) Peso (servomecanismo) Peso Peso Peso Volume Volume Volume Grau de controlo da produção Desvio padrão (MPa) Fraco 5,6 Normal 4,6 Bom 3,6 Fraco 6,5 Normal 5,4 Bom 4,4 Fraco 7,2 Normal 6,0 Bom 4,7 Fraco 7,6 Normal 6,5 Bom 5,2 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 49

66 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Relação água / cimento A relação água / cimento (a/c) é considerada, hoje, uma aferidora corrente das propriedades do betão, especialmente ao nível da resistência à compressão. Para se determinar a relação a/c tendo em conta a classe de resistência pretendida, é usual recorrer-se a correlações entre a relação a/c e a resistência à compressão. Cada correlação diz respeito apenas a um determinado tipo de betão, uma vez que a tensão de rotura do betão depende de muitos outros factores, tais como o tipo de cimento, a origem e granulometria dos agregados, a idade do betão, as condições de cura, etc. NEPOMUCENO (1999) propõe uma correlação para betões com cimento tipo II 32,5 sem aditivos e adjuvantes, e compara-a com a correlação proposta pelo American Concrete Institute (ACI) para as mesmas características (Figura 3.21). Figura Correlação entre resistência à compressão e relação a/c (NEPOMUCENO, 1999) A partir das correlações apresentadas, é possível determinar a relação a/c para um valor médio de resistência à compressão aos 28 dias de 44 MPa (Tabela 3.4). Tabela Valores da relação a/c para a resistência à compressão pretendida Correlação Resistência à compressão aos 28 dias Relação a/c ACI 44 MPa 0,41 NEPOMUCENO 44 MPa 0,43 Nesta investigação, optou-se por seguir a correlação proposta por NEPOMUCENO, ou seja, adoptouse o valor 0,43 para a relação a/c. No entanto, o betão utilizado na campanha experimental é composto 50 Pedro Miguel Evaristo Amorim

67 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental por um cimento tipo II 42,5R, que possui uma classe de resistência superior ao cimento considerado na correlação proposta por NEPOMUCENO. Por outro lado, metade dos provetes de betão esteve sujeita a condições de cura não ideais, o que afecta a progressão das suas resistências com o tempo. Logo, é expectável que a resistência à compressão aos 28 dias dos betões produzidos seja, em termos médios, ligeiramente superior a 44 MPa. Determinação do volume de vazios Por mais eficaz que seja a compactação do betão, existe sempre um determinado volume de ar que fica retido na amassadura. Embora esse volume de ar, também conhecido por volume de vazios (V v ), seja difícil de determinar sem recorrer a ensaios directos, o ACI propõe a sua estimativa em função da máxima dimensão dos agregados (Tabela 3.5). Assim, para uma dimensão máxima dos agregados de 25,4 mm, o volume de vazios a considerar é de 15 litros/m 3. Tabela Volume de vazios em função da máxima dimensão dos agregados (NEPOMUCENO, 1999) Máxima dimensão dos agregados (mm) Volume de vazios (l/m 3 ) 9, , , , , ,8 5 76, ,2 2 Determinação do índice de vazios O índice de vazios corresponde à soma dos volumes de água e vazios por unidade de volume de betão logo após colocação, o que equivale ao volume de materiais não sólidos do betão. Este parâmetro indica, de forma indirecta, a porosidade expectável do betão e pode ser estimado através da expressão de Faury: I V = 5 K D + R D K' - 0,75 onde: K e K - parâmetros que dependem da natureza dos agregados, da trabalhabilidade pretendida e dos meios de colocação utilizados, conforme definido na Tabela 3.6; Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 51

68 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados D - máxima dimensão do agregado, em mm; R - raio médio do molde que contém o betão, em mm. Uma vez que os agregados grossos utilizados são britados e as areias roladas e se pretende uma classe de abaixamento S2 (trabalhabilidade mole), os valores a substituir na equação anterior são: D = 25,4 mm R = por ser variável entre provetes, considerou-se o valor intermédio de 25 mm K = 0,37 K = 0,003 Substituindo-se os valores, obtém-se: 0,37 0,003 I V = + = 207l / m 5 25,4 25-0,75 25,4 3 Tabela Valores de K e K em função da trabalhabilidade do betão, meio de compactação e natureza dos agregados Trabalhabilidade Meios de compactação Agregados grosso rolado K Natureza dos agregados Areia rolada Agregados grosso britado Areia e agregados grossos britados Terra húmida Vibração muito potente e possível compressão 0,24 0,25 0,27 0,002 Seca Vibração potente 0,25 a 0,27 0,26 a 0,28 0,28 a 0,30 0,003 Plástica Vibração média 0,26 a 0,28 0,28 a 0,30 0,30 a 0,35 0,003 Mole Apiloamento 0,34 a 0,36 0,36 a 0,38 0,38 a 0,40 0,003 Fluida Sem nada 0,36 0,38 0,40 0,004 K' Dosagem de água de amassadura A dosagem de água de amassadura (A) é calculada subtraindo o volume de vazios (V v ) ao índice de vazios (I v ): A= IV - VV = = 192l / m 3 Dosagem de cimento A dosagem de cimento (C) é determinada através do quociente entre a dosagem de água e a relação a/c: 52 Pedro Miguel Evaristo Amorim

69 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental C A 192 = 447kg / m A C 0,43 = 3 Salienta-se que este valor verifica a condição da dosagem mínima de cimento de 360 kg/m 3 de betão, imposta pela NP EN (2004) para betão armado com classe de exposição ambiental mais desfavorável. Volume das partículas de cimento O volume ocupado pelas partículas de cimento (V c ), num metro cúbico de betão, é calculado a partir da seguinte expressão: V C C = d C em que: δ c = 3100 kg/m 3 (massa específica do cimento utilizado nesta campanha experimental). Logo, o volume das partículas de cimento é: 447 V C = = 144l / m Volume das partículas sólidas do betão O volume das partículas sólidas do betão (V s ), inclui os volumes das partículas dos agregados e do cimento, e é dado pela seguinte expressão: V = I = l / m S V = 3 Percentagem do volume de cimento em relação ao volume sólido total A percentagem do volume de cimento em relação ao volume sólido total (C%) é calculada através da seguinte expressão: VC 144 C % = 100= 100= 18,1% V 793 S Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 53

70 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Curva de referência de Faury As curvas granulométricas de referência são utilizadas para, com os agregados disponíveis, obter uma distribuição granulométrica dos agregados que maximize a compacidade e resistência da amassadura, sem comprometer a trabalhabilidade pretendida. Existem vários investigadores que propuseram curvas de referência, dos quais se destacam Faury, Bolomey e Fuller. Em Portugal, é usual utilizar-se o método da curva de referência de Faury, que permite determinar a melhor proporção de cada um dos agregados, de modo a que a curva granulométrica do conjunto se aproxime da curva de referência. Refira-se que a curva de referência de Faury engloba apenas as partículas sólidas do betão. A curva de Faury é composta por dois segmentos de recta representados num diagrama, onde as abcissas representam as dimensões das partículas, com escala proporcional à raiz quinta dessas dimensões, e as ordenadas correspondem à percentagem de material que passa por um peneiro com determinada dimensão de abertura. A construção da curva de referência requer, portanto, a determinação de três pontos: Ponto inicial x 1 = 0,0065 mm dimensão mínima das partículas de cimento. y 1 = 0% Ponto intermédio D 25,4 x2 = = = 12, 7mm B 2 5 y 2 = A+ 17 D + = ,4 + = 71% R 25-0,75-0,75 D 25,4 onde: A, B - parâmetros que dependem da natureza dos agregados, do meio de colocação utilizado e da consistência do betão, obtidos a partir da Tabela 3.7. Ponto final x 3 = 25,4 mm dimensão máxima dos agregados. y 3 = 100% 54 Pedro Miguel Evaristo Amorim

71 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Tabela Valores de A e B em função da trabalhabilidade do betão, meio de compactação e natureza dos agregados Trabalhabilidade Meios de compactação Agregados grosso rolado A Natureza dos agregados Areia rolada Agregados grosso britado Areia e agregados grossos britados Terra húmida Vibração muito potente e possível compressão Seca Vibração potente 20 a a a 23 1 a 1,5 Plástica Vibração média 21 a a a 26 1,5 Mole Apiloamento Fluida Sem nada B Através destes três pontos e da percentagem de cimento em relação ao volume sólido total, é possível determinar os pontos que constituem a curva de Faury sem cimento (Tabela 3.8). Malha (mm) Tabela Pontos das curvas de Faury Curva de Faury com cimento Material passante (%) Curva de Faury sem cimento 0,0065 0,0-22,1 12,7 71,0 64,6 25,4 100,0 100,0 Com esta informação, obtém-se o gráfico representado na Figura Figura Curvas de Faury Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 55

72 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Uma vez que as curvas granulométricas dos agregados grossos, especialmente a dos AR, são de difícil ajuste à curva de referência de Faury e como se pretende minimizar a variação de todas as propriedades que não são abordadas nesta investigação, optou-se por peneirar todos os agregados grossos, de modo a separá-los em diferentes gamas granulométricas. Desta forma, consegue-se obter curvas granulométricas praticamente iguais para os AGP e os AGRB e que se ajustam muito bem à curva de referência de Faury. Relativamente aos agregados finos, elemento constante em todas as betonagens, decidiu-se simplesmente ajustar as suas curvas granulométricas à curva de referência de Faury. Assim, determinou-se a percentagem de cada tipo de agregado e gamas granulométricas, relativamente ao volume total de agregados (Figura 3.23). Figura Determinação das percentagens de agregados e gamas granulométricas Compensação da absorção de água durante a amassadura pelos AGRB Os AGRB são conhecidos pela sua elevada e rápida absorção de água. Logo, caso não sejam implementadas medidas correctivas, os AGRB, ao serem incorporados na amassadura de um betão, irão absorver uma quantidade significativa da água de amassadura, provocando uma diminuição da relação A/C efectiva. Naturalmente, esta situação tem consequências ao nível da trabalhabilidade e desempenho do betão. Existem duas formas de manter a relação A/C efectiva constante, quando se pretende substituir os AGP por AGRB no betão. Uma solução é fornecer directamente à amassadura uma quantidade adicional de água equivalente à absorção dos AGRB e criar condições para que estes a absorvam. A outra solução passa por introduzir os AGRB à amassadura, num estado próximo da saturação, para 56 Pedro Miguel Evaristo Amorim

73 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental que estes não absorvam a água da amassadura. FERREIRA (2007) estudou as duas soluções em betões com diferentes taxas de substituição (20, 50 e 100%) de AGP por AGRB e concluiu que a pré saturação dos agregados grossos reciclados de betão tem uma influência negativa nas propriedades do betão, em especial na durabilidade. Logo, optou-se por seguir o método da compensação de água nesta investigação. Contudo, para aplicar o método da compensação de água é necessário conhecer a evolução da absorção de água dos AGRB quando imersos em água. Ao se realizar o ensaio de absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB, constatou-se que, em menos de 1 minuto, os AGRB absorvem cerca de 80% da sua capacidade total de absorção de água e aos 5 minutos atingem cerca de 90% do seu potencial de absorção. A partir dos 5 minutos de imersão em água, verificou-se que a evolução da absorção é bastante mais lenta e pouco significativa (Figura 3.24). Absorção de água relativamente ao potencial de absorção (%) :00 0:05 0:10 0:15 0:20 0:25 0:30 Tempo (h:mm) 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Absorção de água (%) Figura Absorção de água ao longo do tempo pelos AGRB Com esta informação consegue-se calcular a quantidade de água adicional para cada tipo de amassadura, consoante o tempo em que os AGRB estejam imersos em água. Ao se criar condições para que os AGRB absorvam a água de amassadura durante 5 minutos, a quantidade de água adicional é determinada pela seguinte expressão: ( 0, A w) Aa = QAGRB 90 i - onde: A a - quantidade de água adicional (kg/m 3 ); Q AGRB - quantidade de AGRB por m 3 de betão; A i - absorção de água por imersão dos AGRB; w - teor de humidade dos AGRB. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 57

74 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Salienta-se que o teor de humidade dos AGRB foi determinado semanalmente, durante a época de produção de betão, de modo a se quantificar rigorosamente, em cada betonagem, a água necessária para saturar os agregados e hidratar o cimento sem alterar a relação A/C efectiva pretendida. Além disso, os AGRB, depois de peneirados, foram protegidos e isolados do exterior (Figura 3.25), para que o seu teor de humidade não variasse muito ao longo do tempo. Figura Isolamento das diversas gamas granulométricas dos AGRB Tipos de betão Nesta dissertação, optou-se por avaliar a influência das condições de cura num betão composto unicamente por AGP e em betões com taxas de 20, 50 e 100% de substituição dos AGP pelos AGRB. A produção de um betão de referência (BR), com a mesma posologia do BAGRB mas fabricado com AP, serve unicamente como termo de comparação. Desta forma, é possível quantificar-se a esperada quebra de desempenho dos BAGRB face ao BR, em função da taxa de substituição de AGP por AGRB. A criação de um betão com uma taxa de 20% de substituição dos AGP pelos AGRB é extremamente relevante, porque vários investigadores têm constatado que este tipo de betão, face ao BAGP, apresenta quebras de desempenho pouco significativas. É por esta razão que algumas normas estrangeiras preconizam que, desde que os AR não ultrapassem 20% da massa total dos agregados, os betões com eles fabricados podem ser encarados como betões convencionais sem quaisquer outras limitações. Com a produção de um betão com uma taxa de 100% de substituição dos AGP pelos AGRB, pretende-se avaliar até que ponto a incorporação de AGRB na composição do betão pode afectar o seu comportamento. Por fim, a criação de um betão com uma taxa de 50% de substituição dos AGP pelos AGRB serve, unicamente, como ponto intermédio. Desta forma, é possível caracterizar, com maior rigor, a esperada quebra de desempenho do BAGRB à medida que se incrementa a percentagem de substituição de AGP por AGRB. 58 Pedro Miguel Evaristo Amorim

75 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Aos betões produzidos, para uma mais fácil identificação, atribuíram-se as designações da Tabela 3.9. Designação Tabela Betões produzidos Percentagem de substituição de AGP por AGRB BR 0 B20 20 B50 50 B Composição dos betões Com base em toda a informação reunida ao longo deste subcapítulo, determinou-se as dosagens de cada componente a utilizar na produção dos diferentes betões (Tabela 3.10). Agregados grossos naturais Agregados grossos reciclados Componente Tabela Composições dos diferentes betões produzidos Massa volúmica (kg/m 3 ) Necessidades totais (kg) BR B20 B50 B ,6 mm 103,712 82,969 51,856 0,000 5,6-8 mm 117,832 94,266 58,916 0, ,2 mm 119,133 95,307 59,567 0, ,00 11,2-16 mm 236, , ,403 0, ,4 mm 293, , ,638 0,000 22,4-25,4 mm 114,716 91,773 57,358 0, ,6 mm 0,000 19,546 48,864 97,728 5,6-8 mm 0,000 22,207 55, , ,2 mm 0,000 22,452 56, , ,00 11,2-16 mm 0,000 44, , , ,4 mm 0,000 55, , ,357 22,4-25,4 mm 0,000 21,620 54, ,098 Areia fina 2600,00 166, , , ,952 Areia grossa 2560,00 528, , , ,648 Cimento 3100,00 445, , , ,474 Água 1000,00 191, , , ,910 Relação A/C efectiva - 0,43 0,43 0,43 3 0, PRODUÇÃO DOS BETÕES Faseamento da produção A produção de betão envolve duas fases distintas. A primeira fase serve, unicamente, para comprovar o dimensionamento do betão e para validar o método da compensação da absorção de água dos AGRB. Naturalmente, todas as amassaduras produzidas foram aproveitadas. Mais concretamente, Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 59

76 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados foram sujeitas a condições de cura distintas (ambiente exterior, ambiente de laboratório, ambiente saturado e imerso em água) e submetidas a ensaios de resistência à compressão aos 28 dias. A segunda e última fase permite avaliar a influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade dos BAGRB Amassadura Adoptou-se o processo de amassadura seguido por FERREIRA (2007) na sua investigação porque, além de garantir uma mistura a mais homogénea possível e uma boa envolvência dos agregados na pasta cimentícia, respeita os requisitos do método da compensação de água. Começou-se por misturar, com a betoneira em funcionamento, os agregados grossos, o cimento e a água (Figura 3.26). Refira-se que, nesta fase, os agregados funcionam como misturadores e homogeneizadores da pasta. Ao fim de 90 segundos, adicionou-se a areia à mistura (Figura 3.27), num intervalo de 30 segundos, e deixou-se a betoneira a funcionar durante mais 180 segundos. No total, o processo de amassadura demorou 300 segundos, ou seja, 5 minutos. Desta forma, garante-se que, no final do processo de amassadura, os ARGB absorveram cerca de 90% da sua capacidade total de absorção de água. Posteriormente, introduziu-se a amassadura nos respectivos moldes, previamente lubrificados com óleo descofrante (Figura 3.28). Recorreu-se a um vibrador mecânico para uniformizar e eliminar as bolhas de ar do betão (Figura 3.29). Depois, regularizou-se a superfície exposta da amassadura, com a ajuda de uma espátula, e cobriu-se os moldes com uma folha de plástico, para minimizar a evaporação de água do betão. Ao fim de 24 ± 4 horas de idade, desmoldaram-se os provetes (Figura 3.30) e encaminharam-se para os respectivos locais de conservação. Figura Preparação da amassadura Figura Introdução da areia na amassadura 60 Pedro Miguel Evaristo Amorim

77 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Figura Lubrificação dos moldes Figura Vibração do betão Figura Desmoldagem dos provetes Necessidades de produção A quantidade de betão produzido foi definida com base nas dimensões e número de provetes a ensaiar (Tabela 3.11), considerando ainda uma margem de sete litros para compensar as perdas de betão no enchimento dos moldes e garantir a sua homogeneidade. Tabela Necessidades de betão fresco para fabrico dos provetes de ensaio Ensaio Idade (dias) Nº Forma e dimensões Volume (l) Retracção Prismas 150 x 150 x 600 mm 27,0 Absorção por imersão 28 4 Cubos 100 mm de aresta 4,0 Absorção por capilaridade 28 4 Prismas 100 x 100 x 200 mm 8,0 Resistência à carbonatação após 28 dias de cura: 7, 28, 56, 90 3 Cilindros Φ100 x 40 mm 1,2 Resistência à penetração dos cloretos 90 3 Cilindros Φ100 x 50 mm 1,2 41,4 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 61

78 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Refira-se que o volume total apresentado na Tabela 3.11 corresponde apenas ao volume para cada tipo de betão (BR, B20, B50 e B100) e para cada condição de cura (ambiente exterior, ambiente de laboratório, câmara húmida e imerso em água). Logo, o volume total produzido é 16 vezes superior. Além disso, tendo em conta os objectivos da dissertação, foi necessário garantir que todas as composições dos betões que serão sujeitos a um determinado ensaio e a um determinado tipo de cura, fossem fabricadas no mesmo dia. Desta forma, assegura-se que esses provetes não estarão sujeitos a condições ambientais diferentes, factor relevante principalmente nos betões que serão submetidos à cura em ambiente exterior ENSAIOS AO BETÃO FRESCO Introdução Os ensaios realizados com o betão no estado fresco têm como principal objectivo averiguar a sua conformidade com a prescrição indicada, garantindo, desta forma, a sua boa aplicação em obra. Além disso, através da análise de certos parâmetros do betão fresco, consegue-se estimar o seu desempenho no estado endurecido. Nesta investigação, optou-se por analisar apenas a consistência, a densidade e a compacidade do betão, através do ensaio de abaixamento e do ensaio de determinação da massa volúmica Abaixamento Objectivo e norma O ensaio de abaixamento permite avaliar a consistência do betão fresco, tendo sido fixado, nesta investigação, um abaixamento de 80 ± 10 mm. Através deste ensaio, é possível, também, aferir qualitativamente a relação A/C efectiva. Desta forma, consegue-se detectar prematuramente possíveis erros ao nível das dosagens dos componentes e validar o método da compensação da absorção de água dos AGRB. A metodologia e os princípios a adoptar no ensaio de abaixamento encontram-se na norma NP EN Pedro Miguel Evaristo Amorim

79 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Procedimento Em primeiro lugar, humedeceu-se todos os utensílios que estarão em contacto com o betão, especialmente o molde cónico e a chapa metálica. De seguida, encheu-se o molde em três camadas, cada uma com sensivelmente um terço da altura do molde. Todas as camadas foram compactadas com 25 pancadas através de um varão de compactação (Figura 3.31). Salienta-se que a compactação foi feita de modo a que o varão não atravessasse as camadas inferiores à que está a ser compactada. Depois, regularizou-se a superfície do betão e removeu-se o molde cuidadosamente na vertical sem transmitir vibrações. Por fim, removeu-se o molde e registou-se o abaixamento (h), que corresponde à diferença entre a altura do molde e o ponto mais alto do provete que abaixou (Figura 3.32). Figura Compactação do betão Figura Medição do abaixamento Massa volúmica Objectivo e norma O ensaio de determinação da massa volúmica do betão fresco permite avaliar a compacidade do betão no estado fresco e retirar conclusões sobre a sua porosidade, no estado endurecido. Os ensaios para a determinação da massa volúmica do betão foram realizados em conformidade com a norma NP EN Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 63

80 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Procedimento Em primeiro lugar, pesou-se um recipiente de 10 litros rígido e estanque e registou-se a sua massa como m 1. De seguida, encheu-se o recipiente em duas camadas, cada uma com sensivelmente metade da altura do recipiente. Todas as camadas foram compactadas através de um vibrador mecânico (Figura 3.33). Salienta-se que a compactação foi feita de modo a que o vibrador não atravessasse a camada subjacente à que está a ser compactada. Por fim, limpou-se o recipiente por fora, pesou-se e registou-se a sua massa como m2 (Figura 3.34). Figura Vibração do betão Figura Pesagem do recipiente Cálculo Calculou-se a massa volúmica (D) através da seguinte expressão: D= m 2 - V m CONDIÇÕES DE CURA Introdução É extremamente difícil simular as condições de cura do betão nas obras, uma vez que dependem principalmente da temperatura e humidade do local e ainda dos procedimentos adoptados pelo 64 Pedro Miguel Evaristo Amorim

81 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental empreiteiro para garantir uma cura apropriada. Contudo, existem condições de cura susceptíveis de serem analisadas em laboratório, umas que serão certamente mais favoráveis do que as existentes nas obras comuns e outras, expectavelmente, mais desfavoráveis. Nesta investigação, optou-se por analisar somente quatro condições de cura: cura por imersão em água, cura em ambiente saturado, cura em ambiente de laboratório e cura em ambiente exterior. Refira-se que existem outros cenários passíveis de serem estudados, nomeadamente cura em câmara seca, cura a vapor, etc.. No entanto, cada condição de cura exige uma quantidade considerável de material e implica um elevado número de provetes e de ensaios, não sendo, portanto, realista investigar mais do que quatro condições de cura, tendo em conta o tempo estipulado para a investigação. Salienta-se ainda que, embora se pretenda analisar os efeitos de diferentes condições de cura nas propriedades do betão, todos os provetes estiveram sujeitos ao ambiente de laboratório no primeiro dia de cura, porque só se poderia proceder à sua descofragem 24 horas após a betonagem Cura por imersão em água A cura por imersão em água é das mais benéficas para o betão, uma vez que garante a hidratação contínua do cimento. Basicamente, os provetes foram colocados em contentores cheios de água, localizados na câmara húmida, onde permaneceram até à data do respectivo ensaio (Figura 3.35). Figura Cura por imersão em água Refira-se que, de todas as condições de cura em análise, esta é a única em que a temperatura e humidade (Tabela 3.12) se mantiveram praticamente constantes durante todo o processo de cura. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 65

82 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Tabela Condições térmicas e higrométricas da cura por imersão em água Temperatura (ºC) Humidade (%) 16, Cura em ambiente saturado A cura em ambiente saturado é das mais comuns no mundo da investigação. Tal como a cura anterior, previne a evaporação da água dos provetes de betão, garantindo a hidratação contínua do cimento. Basicamente, os provetes de betão foram colocados na câmara húmida, onde existem aspersores accionados de 15 em 15 minutos durante 1 minuto (Figura 3.36). Figura Cura em ambiente saturado A Figura 3.37 apresenta os registos da temperatura e humidade ao longo de um dia. Considera-se aceitável extrapolar esses dados para os restantes dias de cura dos provetes de betão. No entanto, é natural que tenham ocorrido pequenas oscilações das condições térmicas e higrométricas do local, devido a períodos em que a câmara húmida não se encontrava isolada do meio exterior. Temperatura (ºC) e Humidade (%) :00 01:30 03:00 04:30 06:00 07:30 31 / 05 / :00 10:30 12:00 13:30 15:00 16:30 18:00 19:30 21:00 22:30 00:00 Temperatura Humidade Figura Condições térmicas e higrométricas da cura em ambiente saturado 66 Pedro Miguel Evaristo Amorim

83 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Cura em ambiente de laboratório A cura em ambiente de laboratório não contribui positivamente para a hidratação do betão, uma vez que não evita a evaporação da água dos provetes de betão. Contudo, protege-os das intempéries do meio ambiente, nomeadamente do Sol, chuva e vento, e ainda evita que estejam sujeitos a variações térmicas e higrométricas tão bruscas como as que ocorrem no exterior. Para recriar este tipo de cura, os provetes de betão foram colocados no laboratório sobre paletes de madeira, onde se mantiveram até à data do respectivo ensaio (Figura 3.38). Figura Cura em ambiente de laboratório A Figura 3.39 apresenta a variação da temperatura e humidade ao longo de uma semana. Contudo, esses dados não devem ser extrapolados para os restantes dias de cura dos provetes de betão, uma vez que as condições térmicas e higrométricas do laboratório são bastante sensíveis ao meio exterior. Figura Condições térmicas e higrométricas da cura em ambiente de laboratório Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 67

84 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Cura em ambiente exterior Este tipo de cura procura recriar a conservação do betão considerada comum em obra. Basicamente, os provetes de betão foram colocados no terraço do Pavilhão de Civil, sobre paletes de madeira (Figura 3.40), onde permaneceram até à data dos respectivos ensaios. Refira-se que os provetes estiveram sujeitos unicamente às intempéries do meio ambiente, não tendo sido adoptada qualquer solução que minimize a evaporação da água dos provetes. Figura Cura em ambiente exterior Com o intuito de compreender o comportamento do betão perante as constantes variações térmicas e higrométricas, foi instalado, junto dos provetes, um aparelho que regista continuamente a temperatura e humidade. Uma vez que o equipamento não podia estar em contacto directo com água, construiu-se um pequeno abrigo que, além de o proteger da chuva, garante que a temperatura e humidade interior são semelhantes à exterior (Figura 3.41). Figura Abrigo do equipamento que registas a temperatura e humidade No Anexo B, apresentam-se todos os dados registados pelo aparelho entre o dia 12 de Fevereiro e 30 de Maio. Refira-se que, embora sejam evidentes as constantes variações térmicas e higrométricas, os 68 Pedro Miguel Evaristo Amorim

85 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental primeiros dias de cura de todos os provetes de betão foram bastante húmidos. Apenas se registaram ambientes mais secos e quentes a partir do mês de Abril, altura em que todos os provetes de betão já tinham, pelo menos, 30 dias de idade. Com o intuito de melhor caracterizar as condições de cura destes provetes, apresenta-se na Figura 3.42 as condições térmicas e higrométricas de quatro dias de cura. Figura Condições térmicas e higrométricas da cura em ambiente exterior 3.8. ENSAIOS AO BETÃO ENDURECIDO Introdução Embora os ensaios sobre os agregados e o betão fresco permitam, de certa forma, prever o comportamento dos betões, são os ensaios realizados sobre o betão endurecido que fornecem informações específicas, capazes de caracterizar quantitativamente o desempenho do betão produzido. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 69

86 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados O comportamento do betão é avaliado pelas suas características físicas, mecânicas e, cada vez mais, pela sua durabilidade. Esta dissertação incidiu, essencialmente, sobre o desempenho em termos de durabilidade do betão. Para a caracterização física e mecânica dos betões produzidos, realizou-se apenas o ensaio de retracção. Relativamente à durabilidade, efectuaram-se os ensaios de absorção de água por imersão, de absorção de água por capilaridade, de carbonatação e de penetração de cloretos. Refira-se que, como se pretende estudar a influência das condições de cura no desempenho dos vários tipos de betão, é natural que as condições de conservação dos provetes difiram das impostas pelas normas. Logo, não foi possível respeitar integralmente todas as normas Retracção Objectivo e norma O ensaio de retracção permite determinar a variação das dimensões dos provetes de betão ao longo do tempo, que poderá ser positiva ou negativa consoante as condições de conservação. Os ensaios para a determinação da retracção do betão foram realizados em conformidade com a especificação LNEC E398. Procedimento Em primeiro lugar, procedeu-se à colagem de duas pastilhas metálicas a 1/3 e 2/3 do comprimento da linha média de uma das faces com mais longas do provete (Figura 3.43). Salienta-se que houve necessidade de lixar o local onde se iriam colar as pastilhas, de modo a regularizar a superfície do betão. De seguida, aplicou-se um betume polimérico à volta das pastilhas, para as proteger e as manter imóveis perante forças físicas exteriores (Figura 3.44). Por fim, efectuou-se a primeira leitura em cada provete (d i ), que servirá de ponto de referência para as restantes leituras (d t ). Nos primeiros dias de cura, os provetes foram sujeitos a leituras diárias (Figura 3.45). Com o passar do tempo, a frequência das leituras foi diminuindo. Refira-se que as leituras da retracção nos provetes conservados em ambiente exterior foram realizadas, sempre que possível, à mesma hora, com o intuito de se realizarem em condições ambientais semelhantes. 70 Pedro Miguel Evaristo Amorim

87 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Figura Fixação das pastilhas metálicas Figura Aplicação de um betume polimérico Figura Leitura da distância entre pastilhas Cálculo Calculou-se a retracção (ε) de cada provete de betão através da seguinte expressão: e = d - d i d i t Absorção por imersão Objectivo e norma O ensaio de absorção de água por imersão é fundamental para avaliar o desempenho do betão em termos de durabilidade, uma vez que caracteriza a porosidade aberta do betão. A metodologia e os princípios a adoptar no ensaio de absorção por imersão encontram-se na especificação LNEC E394. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 71

88 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Procedimento Em primeiro lugar, o provete foi imerso em água, por etapas, de modo a que fosse sucessivamente imerso 1/3 do provete, em intervalos de uma hora (Figura 3.46). O provete permaneceu no recipiente com água até alcançar massa constante. De seguida, registou-se a massa do provete saturado com superfície seca (m 1 ) e a massa hidrostática após saturação (m 2 ) (Figura 3.47). Salienta-se que, antes de cada pesagem, o provete foi seco com um pano, de forma a remover a humidade superficial. Por fim, o provete foi seco numa estufa ventilada a 110 ºC até alcançar massa constante. Deixou-se arrefecer, pesou-se e registou-se a sua massa como m 3. Figura Início da imersão dos provetes Figura Pesagem hidrostática Cálculo Calculou-se a absorção por imersão (A i ) através da seguinte expressão: m - m A 1 = i m - 1 m Absorção por capilaridade Objectivo e norma O ensaio de absorção de água por capilaridade mede a capacidade dos betões em absorver líquidos pelos seus vasos capilares, devido às diferenças de pressão entre a superfície livre dos líquidos e a superfície livre desses mesmos líquidos no interior dos vasos capilares (Coutinho, 2000). 72 Pedro Miguel Evaristo Amorim

89 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Os ensaios para a determinação da absorção por capilaridade do betão foram realizados em conformidade com a especificação LNEC E393. Procedimento Em primeiro lugar, secou-se o provete numa estufa a 65 ± 5 ºC durante um período de 10 dias. Salienta-se que o processo de secagem não corresponde ao recomendado na especificação, devido à ausência de estufas em que a temperatura pudesse ser regulada. Depois retirou-se o provete, esperou-se até se encontrar à temperatura da câmara seca, pesou-se e registou-se a sua massa como M 0. Posteriormente, o provete foi colocado numa bandeja sobre apoios, de modo a que a sua base possa estar em contacto com a água. De seguida, encheu-se a bandeja com água, até que o nível da água atingisse 5 ± 1 mm acima da face inferior do provete, e colocou-se uma campânula sobre a bandeja, de modo a evitar a evaporação (Figura 3.48). Por fim, realizaram-se pesagens ao fim de 3, 6, 24 e 72 horas desde a colocação do provete na água. Antes de cada pesagem, o provete esteve assente sobre uma base não absorvente durante um 60 ± 5 segundos. Nesse intervalo de tempo, registou-se a altura de ascensão capilar, sensivelmente, a meio de cada face (Figura 3.49). Figura Provetes dentro da bandeja com água Figura Altura de ascensão capilar Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 73

90 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Cálculo Calculou-se a absorção por capilaridade (A c ) no tempo t i através da seguinte expressão: A c = M i - M A s 0 em que A s é a área da face inferior do provete Carbonatação Objectivo e norma O ensaio de carbonatação permite avaliar a susceptibilidade do betão à acção do dióxido de carbono. Refira-se que a carbonatação em si não é prejudicial para o betão, antes pelo contrário, chega mesmo a aumentar muito ligeiramente a densidade do betão e, consequentemente, a sua resistência. Contudo, quando a frente de carbonatação atinge as armaduras, estas deixam de estar protegidas contra os agentes corrosivos. A metodologia e os princípios a adoptar no ensaio da carbonatação encontram-se na especificação LNEC E391. Procedimento Em primeiro lugar, aplicou-se uma tinta epóxida no topo e na base do provete, para que a penetração do CO 2 se dê apenas pela superfície de revolução lateral (Figura 3.50 e Figura 3.51). De seguida, inseriu-se o provete numa câmara de carbonatação, em ambiente controlado, com 5 ± 1% de CO 2 e 60 ± 5% de humidade relativa à temperatura de 23 ± 3 ºC (Figura 3.52). Nas datas estipuladas (7, 28, 56 e 90 dias), retiraram-se os provetes da câmara e partiram-se em 4 partes, com auxílio de um escopro e um martelo. Sobre as superfícies fracturadas, aplicou-se uma solução alcoólica de fenolftaleína a 0,1%, que reage para condições de alcalinidade situadas entre 8 e 10 na escala de ph (Figura 3.53). Por fim, mediu-se a profundidade de carbonatação com uma craveira. 74 Pedro Miguel Evaristo Amorim

91 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Figura Preparação da tinta epóxida Figura Pintura do topo e base dos provetes Figura Câmara de carbonatação Figura Aplicação de fenoftaleína nos provetes Penetração de cloretos Objectivo e norma O ensaio de penetração de cloretos permite determinar a resistência do betão à migração dos iões cloretos. O processo em causa inicia-se com a difusão dos cloretos na estrutura porosa do betão, perante certos níveis de humidade e oxigénio. Tal como a carbonatação, o ataque dos cloretos acaba por despassivar as armaduras, mas com a agravante de instalar um potencial eléctrico que acelera a corrosão. Os ensaios para a determinação da penetração de cloretos no betão foram realizados em conformidade com a norma Nordtest NT Build 492. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 75

92 Influência das condições de cura no desempenho em termos de durabilidade de betões com agregados reciclados Procedimento Em primeiro lugar, colocaram-se os provetes dentro de uma câmara de vácuo, sujeitos a pressões entre 10 e 50 mbar, durante 3 horas (Figura 3.54). De seguida, introduziu-se uma solução de hidróxido de cálcio na câmara, sem desligar a bomba de vácuo, que cobriu completamente os provetes. Ao fim de 1 hora, desligou-se a bomba de vácuo e os provetes permaneceram em contacto com a solução de Ca(OH) 2 durante mais 18 ± 2 horas, à pressão atmosférica. Depois, retiraram-se os provetes da câmara, colocaram-se no equipamento de migração e preparou-se a solução anódica e catódica (Figura 3.55). Deu-se início ao ensaio, ao instalar-se uma corrente eléctrica contínua de 30 V em cada contentor. Com auxílio de um multímetro, mediu-se a intensidade de corrente que passava em cada contentor e procedeu-se à correcção da voltagem e à determinação da duração do ensaio (t), segundo os critérios da norma. Mediu-se ainda a temperatura da solução anódica (T i ). Terminado o ensaio, desligou-se o circuito e mediu-se, novamente, a temperatura da solução anódica (T f ). Depois, lavaram-se os provetes com água corrente e partiram-se em duas metades, com auxílio de um escopro e um martelo. Sobre uma das superfícies fracturadas, aplicou-se uma solução de nitrato de prata, que reage na presença de iões cloretos (Figura 3.56). Por fim, mediu-se a profundidade de penetração dos iões cloretos (x d ) com uma craveira (Figura 3.57). Figura Câmara de vácuo Figura Montagem do equipamento de migração 76 Pedro Miguel Evaristo Amorim

93 Capítulo 3 - Descrição da campanha experimental Figura Aplicação de nitrato de prata nos provetes Figura Medição da profundidade de penetração dos iões cloretos Cálculo Calculou-se o coeficiente de migração de cloretos em regime não estacionário através da seguinte expressão: D nssm = RT zfe x d - a t x d onde: U - 2 E = L RT = - a 2 erf zfe æ ç1 - è 1 2 c c 0 d ö ø D nssm - coeficiente de migração em regime não estacionário (m 2 /s); R - constante dos gases (R = 8,314 J/(K.mol -1 )); T - temperatura média entre o início e o fim do ensaio na solução anódica (K); U - voltagem aplicada no circuito (V); L - espessura do provete (mm); erf -1 - inverso da função de erro; c d - concentração de cloretos para a qual o nitrato de prata reage (c d 0,7 N); c 0 - concentração de cloretos no cátodo (c 0 2 N). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 77