Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com diferentes tipos de ligantes

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1 Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com J. Pontes Engº Civil IST Lisboa, Portugal J. Alexandre Bogas Prof. Engº Civil IST, CEris (ICIST) Lisboa, Portugal S. Real Engª Civil IST Lisboa, Portugal RESUMO No presente artigo procede-se à caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves (BEAL) produzidos com e diferentes tipos de agregados, para resistências entre cerca de 3 e 6 MPa e classes de massa volúmica D1,6-D2,. Desse modo é possível abranger os diferentes tipos de BEAL mais correntemente utilizados em elementos estruturais. A caracterização dos betões envolveu a realização de ensaios mecânicos de compressão, tracção por compressão diametral e módulo de elasticidade, tendo em consideração 4 tipos de agregados leves (AL) com características físicas bastante distintas, 9 tipos de ligantes que incluem a incorporação de diferentes percentagens de filer calcário, sílica de fumo e cinzas volantes e a consideração de misturas com diferentes relações a/c. São sugeridas expressões gerais que relacionam as propriedades mecânicas analisadas e são confrontados os resultados obtidos com os documentados por outros autores e com as expressões sugeridas na principal normalização Europeia e Americana. 1. INTRODUÇÃO O dimensionamento de betões estruturais de agregados leves (BEAL) é abordado na principal normalização Americana e Europeia, tendo em consideração a definição de expressões e coeficientes empíricos que traduzem o seu comportamento relativo face aos betões de massa volúmica normal (BAN). Estas expressões são essencialmente adaptações das relações estabelecidas para os BAN, não se tendo em consideração aspectos relevantes como a influência do tipo de agregado e o nível de resistência do betão [1,2]. Por sua vez, as expressões sugeridas na literatura resultam, em geral, de trabalhos experimentais que muitas vezes restringem-se à caracterização de betões com um dado tipo de agregado para uma gama limitada de classes de resistência e massa volúmica, cujas conclusões são apenas válidas nesse domínio. Assim, é necessário a realização de estudos mais latos que tenham em consideração novos BEAL produzidos com e tipos de agregado, conforme efectuado no presente trabalho. Em geral, é reconhecido o menor módulo de elasticidade [3-7] e a menor resistência à tração [8-11] dos BEAL face aos betões convencionais de igual composição. Porém, são também referidos casos em que a resistência à tracção nos BEAL é semelhante [12,13] a ligeiramente superior à dos BAN [3]. A melhor ligação agregado-pasta, a geometria mais esférica dos agregados leves (AL) e a maior compatibilidade elástica entre o agregado e a pasta são alguns dos factores atribuídos ao melhor desempenho por vezes observado nos BEAL [2,14,15]. Os diferentes tipos de agregado, níveis de resistência e condições de ensaio também justificam os resultados, por vezes, aparentemente contraditórios. Outro aspecto relevante está relacionado com o comportamento dos BEAL face aos BAN de igual resistência. Banforth e

2 Pontes, J.; Bogas, J.;A.; Real, S. Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com Nolan [14] reportam maiores resistências à tracção por compressão diametral nos BEAL do que em BAN de menor classe de resistência. Em relação ao módulo de elasticidade, dado que os agregados leves apresentam menor rigidez e ocupam uma porção significativa do betão, este tende a ser menor nos BEAL do que nos BAN, mesmo tendo em consideração misturas de igual resistência. No FIP [1] são referidas reduções de cerca de 5% no módulo de elasticidade de BEAL com cerca de 17 kg/m 3 de massa volúmica. Para BEAL de resistência baixa a moderada (f cm <4MPa), o ACI 213 [3] refere factores de,5 a,75 para o módulo de elasticidade dos BEAL face aos BAN. Na Tabela 1 resumem-se algumas expressões propostas na literatura bem como as sugeridas na principal normalização Europeia e Americana para a resistência à tração e o módulo de elasticidade dos BEAL. Tabela 1 - Resistência à tração e módulo de elasticidade de betões estruturais de agregados leves Referência Estimativa de E cm (MPa) a,b Domínio (MPa) EN E [16] cm = 22*[(f cm,cil )/1],3 *(ρ s /22) 2 2<f cm,cil <98 ACI 213 [3] ACI 318 [17] E cm =c*(f cm,cil *ρ 28d 3 ) 1/2 c=,43(f c <35MPa); c=,38(f c =41MPa) Estimativa de f ctm,sp (MPa) a,b Domínio (MPa) f ctm =,3.(f cm,cil -8) 2/3. (,4+,6ρ s /22) 2<f cm,cil <68 f ctm =2,12.ln(1+f cm,cil /1).(,4+,6ρ s /22) f cm,cil >68 Gesoglu,51 2/3 E [18] cm =3432*f cm,c 21<f cm,c <41 f ctm,sp =,27*f cm,c 21<f cm,c <41 a f cm,c - Res. média à compressão em provetes cúbicos de 15 cm ; f cm,cil - Res. média à compressão em provetes cilindricos de f15x3 cm b r s - Massa volúmica seca do betão; r 28d - Massa volúmica do betão aos 28 dias f cm,cil <4 - E cm = *,43*(f cm,cil *ρ s 3 ) 1/2 17<f cm <88 f ctm,sp =,47*f cm,cil 1/2 - - Note-se que a resistência à compressão dos BEAL depende do limite de resistência, f L, que corresponde à resistência para a qual a rigidez da argamassa é semelhante à do agregado [2]. Acima de f L a resistência do betão é afectada pelo agregado e é inferior à da argamassa. Assim, a relação entre a resistência à compressão e a rigidez ou resistência à tração dos BEAL deverá ser afectada por f L. Por essa razão, os estudos de caracterização devem envolver BEAL de diferente resistência e tipo de agregado, de modo a abranger os vários modos possíveis de rotura. No presente artigo isso é tido em consideração. Pretende-se caracterizar o comportamento mecânico em termos de resistência à tração e módulo de elasticidade de BEAL produzidos com 4 tipos de agregados leves e 8 tipos de ligantes, para diferentes compacidades da mistura (relação a/c entre,35 e,65). Os resultados experimentais são confrontados com os obtidos por outros autores e são aferidas as expressões propostas na principal normalização Europeia e Americana. 2. PROGRAMA EXPERIMENTAL 2.1 Materiais Para este estudo foram utilizados dois agregados de argila expandida, Leca e de Portugal, um de ardosia expandida, Stalite dos EUA, e um agregado de cinza volante proveniente do Reino Unido, Lytag. As principais características destes agregados, com porosidades bastante distintas, são indicadas na Tabela 2. Para os betões de referência produzidos com agregados grossos de massa volúmica normal (AN) foram selecionadas duas britas calcárias de diferente granulometria (Bago de arroz e Brita 1, Tabela 2). Tanto as duas frações de como as de brita calcária foram posteriormente combinadas de modo a possuírem granulometria idêntica à dos restantes agregados grossos leves (66% Brita 1 e 34% Bago de Arroz; 3% 3-8F e 7% 2-4). Todos os betões foram produzidos com areia natural siliciosa, correspondendo a cerca de 3% de Areia Fina e 7% de Areia Grossa (Tabela 2). Parâmetro Stalite Lytag Leca Tabela 2 - Características dos agregados F Brita 1 Bago arroz Areia Fina Areia Grossa Absorção às 24 horas (%) 3,6 17,9 15,8 21,4 19,3,7,4,2,3 Massa volúmica seca (kg/m 3 ) Baridade seca (kg/m 3 )

3 Pontes, J.; Bogas, J.;A.; Real, S. Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com Na produção dos betões foram utilizados cimento tipo I 42,5R, cinzas volantes (CZ) de classe F com 13,8% de resíduo no peneiro de 45 m e índice de reatividade de 84,4%, filer calcário com 38,6% de resíduo no peneiro 45 µm e ainda sílica de fumo (SF) com 94,3% de SiO 2 e de 96,4% de resíduo no peneiro de 45 m, dado ser fornecida de forma aglomerada. Nas misturas de maior compacidade, foi ainda utilizado um superplastificante de base policarboxilica. 2.2 Composições, mistura, preparação dos provetes e ensaios De forma a estudar o comportamento mecânico dos betões produzidos, foram produzidas várias misturas com relações a/l entre,35 e,65 para teores de ligante entre 3 e 45 kg/m 3. As várias composições permitem abranger betões de classe de resistência e massa volúmica diferentes, o que aumenta a validade do estudo realizado. Na Tabela 3 indicamse as composições consideradas para cada tipo de agregado. A relação a/l corresponde à água efetiva disponível para hidratação. Os betões foram produzidos com 35 l/m 3 de agregado grosso. Tipo de mistura ligante Tabela 3 - Composições dos betões Cimento Adições Relação Teor de Volume de Volume CEM I ligante AG de Areia SF CV FC a/l a/c 42,5R (kg/m 3 ) (l/m 3 ) (l/m 3 ) CEM I 1% - - -,35, ,5 CEM I 1% CEM II/A-D (1) 94% 6% - -,48 37 CEM II/A-D (2) 91% 9% - -,49 35 CEM II/A-V 85% - 15% -,53 34, CEM II/B-V 7% - 3% -, CEM II/A-L 85% %,53 36 CEM II/B-L 7% - - 3%,64 32 CEM IV/A 7% 1% 2% -,64 296,45 31 Volume de água efectiva (l/m 3 ) CEM I 1% - - -,65, Os betões foram produzidos numa misturadora de eixo vertical com descarga de fundo. Em geral, os agregados leves foram previamente colocados em água, durante aproximadamente 24h, de modo a se controlar melhor a trabalhabilidade e a água efetiva da mistura. Em seguida, os agregados foram secos superficialmente com toalhas absorventes e colocados na mistura com a areia e 5% da água de amassadura. Após 2 minutos de mistura, deixou-se repousar durante 1 minuto, tendo-se adicionado em seguida o cimento e parte da restante água. Quando utilizado, o superplastificante foi adicionado após mais 1 minuto com 1% de água. Apenas nos betões produzidos com, os agregados foram inseridos na betoneira inicialmente secos e a absorção de água foi estimada tendo em consideração o método sugerido por Bogas et al. [19]. 2.3 Preparação dos provetes e métodos de ensaio Para cada mistura, foram produzidos 3 cubos de 15 mm de aresta para determinação resistência à compressão aos 28 dias de idade de acordo com a EN [2] e 2 cilindros de 3 mm de altura com 15 mm de diâmetro para determinação do módulo de elasticidade, de acordo com a E 397 [21]. Foram também produzidos 3 cilindros com 3 mm de altura e 15 mm de diâmetro para determinação da resistência à compressão diametral de acordo com a EN [22]. Os vários provetes foram curados em água até à idade de ensaio, que ocorreu aos 28 dias. 3. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS Os resultados obtidos para a massa volúmica seca, r s, resistência média à compressão, f cm, módulo de elasticidade, E cm, resistência média à tracção por compressão diametral, f ctm,sp, e eficiência estrutural (f cm /r s ) são apresentados na Tabela 4, para 28 dias de idade. As resistências médias à compressão aos 28 dias variaram entre cerca de 2 MPa e 65 MPa, sendo possível abranger os vários tipos de BEAL mais correntemente utilizados em betões estruturais, enquadrados nas classes de massa volúmica D1,6-D2,. Os valores de módulo de elasticidade e resistência à tracção nos BEAL variam entre 14 e 3 GPa e 1,4 e 4,1 MPa, respectivamente. 18 3

4 Pontes, J.; Bogas, J.;A.; Real, S. Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com a/l Tipo de cimento,35 I,45 I IIAD1 IIAD2 IIAV IIBV IIAL IIBL IVA,65 I Tabela 4 Resultados de caracterização mecânica dos betões. Agregado f cm E cm f ctm,sp Massa vol. seca, (MPa) (GPa) (MPa) ρ s (kg/m 3 ) f cm / ρ s(28d) (x1 3 m) Leca 43,3 22,2 2, ,3 Stalite 65,3 3,2 4, ,2 Lytag 47,8 24,3 3, ,5 28,5 2,4 1, ,6 NA 76,3 46,5 5, ,1 Leca 37,6 2,1 2, ,1 Stalite 49,9 27,5 3, ,6 Lytag 41,2 21,3 3, ,2 26,1 17,1 1, ,6 NA 57,7 4,4 4, ,4 Leca 34,4 18,1 2, , Stalitte 45,7 24,7 2, ,4 NA 59,8 39, 3, ,6 Leca 33,3 18,9 2, ,9 Stalitte 43,8 25,5 3, ,3 NA 58,8 39,4 4, ,5 Leca 33,5 18, ,9 Stalitte 43,8 25,5 3, ,3 NA 53,4 38,7 3, ,3 Leca 3,4 17,7 2,4 16 1,7 Stalitte 38,4 23,7 2, , NA 45,7 36, 2, ,9 Leca 32,5 18, ,8 Stalitte 44, 24,9 3, ,3 NA 53, 38,1 3, ,2 Leca 28,9 14,3 1, ,6 Stalitte 36,3 23,3 2, ,9 NA 42,9 35,3 3, ,8 Leca 31,2 18,2 2, ,8 Stalitte 4,4 23,1 2, ,2 NA 48,5 36,9 2, ,1 Leca 28,4 16,2 1, ,6 Stalite 31,9 22,4 2, ,7 Lytag 3,6 17,3 2, ,6 19,8 13,9 1, ,2 NA 37, 34,4 2, Resistência à compressão Dependendo do tipo de AL, relação a/l e tipo de ligante, a perda de resistência à compressão dos BEAL face aos BAN de igual composição variou entre cerca de 14 a 63%, sendo essa perda superior nos BEAL com agregados de maior porosidade () e associados a matrizes mais fortes (menor a/l e cimento tipo I ou IIAD). Na Figura 1 confirma-se que a perda de resistência é menos significativa nos betões com Stalite e relação a/l=,65. Conforme detalhadamente analisado em [23], a resistência dos BEAL é fortemente controlada pela resistência limite, f L, que neste caso é inferior ao nivel de resistência do betão de a/c=,65. De [23] verifica-se que f l corresponde a cerca de 27, 29, e inferior a 1 MPa nos BEAL com Leca, Lytag, Stalite e, respectivamente. Assim, a partir deste nível de resistência, o comportamento à compressão dos betões é alterado e deverá ocorrer uma descontinuidade quando se relaciona f cm com outra propriedade, como sucede com a massa volúmica (Figura 2). Assim, demonstra-se que não faz sentido caracterizar a resistência à compressão com base em relações únicas que dependem apenas da massa volúmica. A eficiência estrutural relaciona a resistência à compressão com a massa volúmica (f cm /r s ). Neste aspecto, os BEAL com resistência limite mais próxima do nível de resistência do betão conduzem a soluções mais eficientes. Destaca-se o facto dos BEAL com Stalite conduzirem a níveis de eficiência estrutural superiores ao dos BAN, para qualquer dos níveis de resistência analisados (Tabela 4). Este fenómeno é discutido com maior detalhe em [23]. 4

5 E cm,beal /E cm,ban (%) E cm (GPa) f cm,beal /f cm,ban (%) f cm (MPa) Pontes, J.; Bogas, J.;A.; Real, S. Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com Stalite Lytag Leca a/c =,35 a/c =,45 a/c =,65 Figura 1: Resistência à compressão dos BEAL em relação à dos BAN de igual composição (CEM I) Leca Massa Vólumica (kg/m 3 ) Figura 2:Relação entre a resistência à compressão, f cm, e a massa volúmica seca, r s NA Stalite Lytag Em relação aos betões com diferentes tipos de ligante, constata-se, como seria de esperar, uma redução de resistência proporcional à percentagem de substituição de cimento por cinzas (Tabela 4). A mesma tendência é observada independentemente do tipo de agregado. Apesar dos betões terem sido curados continuamente em água, a reduzida idade de ensaio (28 dias) não permite o desenvolvimento efectivo das reacções pozolânicas. Reduções semelhantes são observadas nos betões com igual percentagem de substituição de cimento por filer calcário. Isso sugere que tanto a cinza volante como o filer calcário actuam essencialmente por efeito físico de filer. No entanto, tendo em consideração idênticas relações a/c (sétima coluna da Tabela 4) verifica-se que as resistências nos betões com CEM I e a/c=,65 são inferiores às dos betões com cinzas ou filer calcário, o que demonstra o efeito benéfico da incorporação destas adições. Nos BEAL com Leca essa melhoria é menos importante, o que pode ser justificado pelo facto deste betão trabalhar mais longe da resistência limite, e como tal, ser mais afectado pela capacidade resistente do agregado. A incorporação de sílica de fumo foi inefectiva no aumento da resistência dos betões, em especial nos BEAL. O menor desempenho deverá ser atribuído às dificuldades de dispersão da sílica de fumo na mistura [2]. 3.2 Módulo de elasticidade Dependendo do tipo de AL e relação a/l, a redução do módulo de elasticidade dos BEAL face aos BAN de igual composição variou entre 34% e 6% (Tabela 4), que se encontra dentro da gama de valores referidos por outros autores [1,3,7]. O módulo de elasticidade foi essencialmente afectado pelo tipo de agregado e em segundo plano pelo tipo de ligante e relação a/l (Figura 3, Tabela 4). Tal se justifica pelo facto de existir uma maior alteração na porosidade da mistura quando se intervém ao nível do agregado. O módulo de elasticidade diminuiu de forma consistente com o aumento da relação a/c em todos os tipos de betão (Figura 4, Tabela 4). Na variação do módulo de elasticidade com a relação a/c deve-se ter ainda em consideração que o volume de areia não se mantém constante entre misturas. Ainda assim, constatam-se pequenas diferenças na relação entre o módulo de elasticidade nos BEAL e nos BAN para diferentes relações a/c (Figura 3) a/c =,35 a/c =,45 a/c =, Stalite Lytag Leca Stalite Lytag Leca Figura 3: Módulo de elasticidade dos BEAL em relação ao dos BAN de igual composição (CEM I) Relação a/c Figura 4:Evolução do módulo de elasticidade aos 28 dias em função da relação a/l (CEM I) Na Figura 5 verifica-se uma correlação razoável entre E cm e f cm, quando se tem apenas em consideração a incorporação de diferentes tipos de agregados leves. Porém, obtém-se uma relação diferente nos betões produzidos com agregados normais. Mesmo tendo em conta betões de igual resistência, constata-se que a rigidez dos BAN é superior à dos BEAL. Isso demonstra que o tipo de agregado assume maior influência no módulo de elasticidade do que as características da 5

6 E cm (GPa) E cm, experimental (GPa) E cm (GPa) E cm (GPa) Pontes, J.; Bogas, J.;A.; Real, S. Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com pasta. Percebe-se que não pode existir uma relação única entre a resistência à compressão e o módulo de elasticidade, independentemente do tipo de agregado. De facto, nos BAN ou nos BEAL com resistência abaixo da resistência limite, o agregado afecta o módulo de elasticidade sem ter importância significativa na resistência à compressão. Na Figura 6 é possível confirmar uma melhor correlação com a massa volúmica, independentemente do tipo de agregado. De facto, as duas propriedades variam de igual forma com eventuais alterações ao nível da porosidade dos betões, por variação nas características dos agregados ou da pasta (relação a/c, tipo de ligante). Assim, de modo a se estabelecerem relações universais, as principais expressões normativas têm igualmente em consideração a massa volúmica. No entanto, estas relações não têm em consideração a influência de f L na variação da relação entre E cm e f cm E cm = 8,2*f cm,41 R² =,93 E cm = 1,65f cm,73 R² =,82 Stalite Leca Lytag BAN f cm (GPa) Figura 5:Relação entre o módulo de elasticidade, E cm, e a resistência à compressão, f cm R² =.95 Leca Stalite Lytag BAN Massa volúmica seca, ρs (kg/m 3 ) Figura 6:Relação entre o módulo de elasticidade, E cm, e a massa volúmica seca, r s Na Figura 7 confrontam-se os resultados obtidos no presente estudo com os reportados por outros autores. Apesar de se ter em consideração vários tipos de BEAL com diferentes tipos de agregado, são observadas tendências semelhantes entre os diferentes autores. A expressão definida na EN [16] (Figura 8), embora siga de forma adequada a tendência dos resultados experimentais, conduz a estimativas ligeiramente conservativas, em média 11% inferiores aos resultados experimentais E cm = 4*f cm,5 E cm = 3*f cm,5 Presente Estudo 1 Gesoglu [18] Bogas [7] f cm (MPa) Figura 7: Relação entre o módulo de elasticidade, E cm, e a resistência à compressão, f cm (diferentes referências) E cm, cálculo (GPa) EN 1992 [16] Figura 8: Comparação entre os resultados experimentais e os valores estimados na EN [16] A consideração de diferentes tipos de ligante teve influência pouco significativa no módulo de elasticidade. Mesmo nas misturas associadas a maior percentagem de substituição (IIBV e IIBL) a diferença observada no módulo de elasticidade foi, em geral, inferior a 15%. O módulo de elasticidade destes betões foi semelhante ao das misturas com idêntica relação a/c e cimento tipo I (Tabela 4), existindo uma pequena contribuição das adições para esta propriedade. A sílica fumo revelou-se uma vez mais inefectiva, à semelhança do observado para a resistência à compressão. 3.3 Resistência à tracção por compressão diâmetral Em relação à resistência à tracção, foram verificados desempenhos desde semelhantes (3% de redução) a bastante inferiores (reduções de até 6%) face aos BAN (Tabela 4, Figura 7). A resistência à tração variou de forma significativa com o tipo de agregado, tipo de ligante e relação a/c. Naturalmente, as menores perdas de resistência foram observadas nos BEAL com agregados de maior massa volúmica (Stalite) associados a maior relação a/c (Figura 9). De facto, nas misturas de menor relação a/c, a resistência dos BEAL é mais afectada pelas características do agregado, existindo uma maior perda de resistência face aos BAN. Destaca-se o facto de nos BEAL com Stalite, de relação a/c=,65, a resistência à tração ser praticamente igual à dos BAN. Isso sugere que não se terá atingido a resistência limite à tração 6

7 f ctm,sp,experimental (MPa) f ctm,sp (MPa) f ctm,beal /f ctm,ban (%) f ctm,sp (MPa) Pontes, J.; Bogas, J.;A.; Real, S. Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com neste tipo de BEAL. A variação brusca na perda de resistência da relação a/c=,65 para a/c=,45 resulta de se ultrapassar a resistência limite à tração. Note-se que conforme referido em Bogas e Nogueira [11], a resistência limite à tração tende a ser inferior à resistência limite à compressão. Os resultados obtidos seguem em geral as tendências reportadas por outros autores (Figura 1), existindo uma razoável aproximação da expressão proposta no ACI 318 [17], independentemente do tipo de agregado. Em geral, a aplicação da expressão sugerida na EN [16] conduz a estimativas conservativas da resistência à tração, constatando-se diferenças inferiores a cerca de 15% face aos resultados experimentais (Figura 11) Stalite Lytag Leca a/c =,35 a/c =,45 a/c =,65 Figura 9- Resistência à tracção dos BEAL em relação ao dos BAN de igual relação a/l para CEM I Estudo actual EN 1992 [16] ACI 318 [18] Chandra [4] Gesoglu [17] Bogas e Nogueira [11] f cm (MPa) Figura 1 -Relação entre a resistência à compressão diametral, f ctm,sp, e a resistência à compressão, f cm, nos BEAL (diferentes referências) A influência da incorporação de adições na resistência à tração seguiu a tendência observada na resistência à compressão, demonstrando a boa relação entre estas propriedades. A resistência à tração diminuiu de forma proporcional com o aumento da percentagem de cinzas e filer calcário (Figura 12), atingindo reduções de até 37% para 3% de substituição. Verifica-se que nos BEAL de maior massa volúmica existe uma redução menos importante na resistência à tração (Figura 12). Tal pode ser atribuído ao facto de, para elevadas percentagens de substituição, estes betões trabalharem abaixo da resistência limite, conforme constatado na Figura 9, tendo em conta betões de igual a/c (Cem I, a/c=,65). À semelhança do observado nas restantes propriedades analisadas, a introdução de sílica de fumo reduziu ligeiramente a resistência à tração, independentemente da sua percentagem de incorporação EN 1992 [16] f ctm,sp,cálculo (MPa) Figura 11 Comparação entre resultados experimentais e valores estimados com base na EN [16] Leca_cinzas Stalite_cinzas AN_cinzas Leca_filer 1 Stalite_filer AN_filer 15 3 %CZ ou %FC Figura 12 Resistência à compressão diametral em função da percentagem de cinzas (CZ) ou filer calcário (FC) 4. CONCLUSÕES No presente trabalho procedeu-se à caracterização mecânica de betões leves estruturais produzidos com diferentes tipos de agregado. Em seguida, resumem-se as principais conclusões obtidas: Para classes de resistência LC16/18 a LC55/6 e de massa volúmica D1,6 a D2,, verificou-se uma redução geral das propriedades mecânicas dos BEAL, que depende do tipo de agregado e nível de resistência do betão; Para qualquer dos níveis de resistência analisados, os BEAL com agregados de maior massa volúmica foram capazes de desenvolver níveis de eficiência estrutural superiores; A substituição de cimento por qualquer um dos tipos de adições analisados (cinzas, filer calcário, sílica de fumo) conduziu a uma redução respectiva das características mecânicas dos betões. A reduzida idade de ensaio justiça o menor desenvolvimento das reacções pozolânicas das cinzas volantes. Reduções da mesma ordem de grandeza foram observadas nos betões com cinzas ou filer calcário, sugerindo que os dois tipos de adições actuam essencialmente por efeito físico de filer. A contribuição das adições foi ligeiramente afectada pelo tipo de agregado; 7

8 Pontes, J.; Bogas, J.;A.; Real, S. Caracterização mecânica de betões estruturais de agregados leves produzidos com A expressão definida na EN [16] conduziu a estimativas ligeiramente conservativas do módulo de elasticidade. Esta expressão não tem em consideração a influência de f L na variação da relação entre E cm e f cm ; A consideração de diferentes tipos de ligante teve influência pouco significativa no módulo de elasticidade; A resistência à tração variou de forma significativa com o tipo de agregado, tipo de ligante e relação a/c. Nos BEAL de menor compacidade produzidos com agregados de maior massa volúmica foi possível atingir resistências à tração semelhantes à dos betões convencionais de massa volúmica normal; As expressões definidas no ACI 318 [17] e EN [16] permitiram estimativas aproximadas da resistência à tração nos BEAL, independentemente do tipo de agregado. A expressão sugerida na EN [16] conduziu a estimativas conservativas de f ctm,sp para erros inferiores a 15%. 5. AGRADECIMENTOS O presente trabalho de investigação foi financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), através do projeto PTDC/ECM-COM1734/212. Os autores agradecem ainda o apoio do CEris ICIST/IST no financiamento do presente trabalho e a colaboração das empresas Saint-Gobain Weber Portugal,, Stalite, Lytag, SECIL e BASF pelo fornecimento dos materiais utilizados durante a campanha experimental. 6. REFERÊNCIAS [1] FIP. FIP manual of Lightweight aggregate concrete. FIP, 2 nd edit, Surrey University Press, 1983, 259p. [2] Bogas, J. A.; Gomes, A.; Compressive behavior and failure modes of structural lightweight aggregate concrete Characterization and strength prediction. Material and Design, Volume 46, 213, pp [3] ACI Committee 213, 23, Guide for Structural Lightweight-Aggregate Concrete. CI, Farmington Hills. [4] Chandra, S.; Berntsson, L. (23). Lightweight aggregate concrete, Science, Technology and applications. USA, Noyes publications - William Andrew Publishing. [5] FIP, 1983, FIP manual of Lightweight aggregate concrete. 2 nd edition, Surrey University Press. [6] Zhang, M.H.; Gjørv, O. E. (1991). Mechanical properties of high-strength lightweight concrete. ACI Mater. J., Vol 88, N.29, pp [7] Bogas JA, Gomes A. Static and dynamic modulus of elasticity of structural lightweight concrete with and without nanosilica. International Journal of Civil Engineering, Vol 12 (2), , 214 [8] Guo, Y.S.; Ding, J.T.; Kimura, K.; Li, M.; Song, P.J.; Huang, M.J. (2). Comparision of properties of high performance LWA and normal LWA. Proc. 2 nd Int. Symp. on structural LWC, Kristiansand, Norway, pp [9] Hoff, G. C. (1992). High strength lightweight aggregate concrete for Arctic applications parts1,2,3. Structural LWC performance, ACI SP-136. Holm and Vaysburd, pp [1] Haque M.N.; Al-Khaiat, H.; Kayali, O. (24). Strength and durability of lightweight concrete. Cem. Concr. Compos., Vol 26, N. 4, pp [11] Bogas JA, Nogueira R. Tensile Strength of Structural Expanded Clay Lightweight Concrete Subjected to Different Curing Conditions. KSCE Journal of Civil Engineering, Vol 18 (6), , 214 [12] Yoshitaka, I.; Tomosawa, F.; Hayakawa, M.; Sasahara, A.; Yasuda, M. (2). Fundamental characteristics of concrete using high strength artificial lightweight aggregate made of fly ash. Proc. 2nd Int. Symp. on structural LWC, Kristiansand, Norway, pp [13] Thorenfeldt, E. (1995). Design Criteria of Lightweight Aggregate Concrete. Proc. Symp. on structural LWC, Sandefjord, Norway, pp [14] Bamforth, P.B.; Nolan, E. (2). UK high strength LWAC in construction. Proc. 2nd Int. Symp. on structural LWC, Kristiansand, Norway, pp [15] Holm T.A.; Bremner, T. (2). State-of-the-art report on high-strength, high-durability SLWC for applications in severe marine environments. Us Army corps engineers, ERDC/SL TR--3. [16] EN Eurocode 2: Design of concrete concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings. European Committee for standardization CEN, 24, 225p. [17] ACI Committee 318, 28, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. ACI, F. Hills. [18] Gesoglu, M.; Ozturan, T.; Guneyisi, E.; Shrinkage cracking of lightweight concrete made with cold-bonded fly ash aggregates. Cement and Concrete Research, Volume 34, 24, pp [19] Bogas JA, Gomes A, Gloria MG. Estimation of water absorbed by expanding clay aggregates during structural lightweight concrete production. Mater. Struct. Vol 45, nº1; , 212 [2] EN Testing hardened concrete. Compressive strength of test specimens. CEN, p. [21] LNEC E 397 Betões. Determinação do módulo de elasticidade em compressão. LNEC, Lisboa, 1993, 2p. [22] EN Testing hardened concrete. Tensile splitting strength of test specimens. CEN, p. [23] Pontes, J.; Bogas, J. A.; Real, S.; Gloria Gomes, M. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados leves de diferente massa volúmica, CONPAT 215, Lisboa, 215 8