RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E EFICIÊNCIA ESTRUTURAL DE BETÕES PRODUZIDOS COM AGREGADOS LEVES DE DIFERENTE MASSA VOLÚMICA

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E EFICIÊNCIA ESTRUTURAL DE BETÕES PRODUZIDOS COM AGREGADOS LEVES DE DIFERENTE MASSA VOLÚMICA J. PONTES J.A. BOGAS Engº Civil Prof. Engº Civil IST CEris/ICIST-IST Lisboa; Portugal Lisboa; Portugal jorge.pontes@tecnico.ulisboa.pt abogas@civil.ist.utl.pt S. REAL M. Glória Gomes Eng.º Civil Prof. Engª Civil IST CEris/ICIST-IST Lisboa; Portugal Lisboa; Portugal sofia.real@tecnico.ulisboa.pt maria.gloria.gomes@tecnico.ulisboa.pt RESUMO No presente artigo procede-se à análise da eficiência estrutural e comportamento à compressão de betões leves produzidos com diferentes tipos de agregados leves (BEAL), abrangendo soluções correntes para gamas de massa volúmica D1,6-D2,. Tendo em consideração agregados de porosidade bastante distinta são analisados os vários modos de rotura possíveis no comportamento à compressão dos BEAL. A partir dos resultados obtidos nos betões e em argamassas de igual composição é analisada a influência do tipo de agregado e a adequabilidade de um modelo bifásico que visa estudar o comportamento à compressão dos BEAL, independentemente do tipo de agregado. São definidos os principais parâmetros relacionados com o comportamento mecânico dos BEAL, nomeadamente a resistência limite, a resistência dos agregados no betão e a resistência potencial. Para cada tipo de agregado analisado, definem-se gamas recomendadas de utilização em termos de classe de resistência e massa volúmica dos betões. Palavras-Chave: Betão estrutural de agregados leves, resistência limite, eficiência estrutural 1. INTRODUÇÃO A utilização de agregado leve na construção remonta à antiguidade. No entanto, o desenvolvimento de betões de elevado desempenho, os avanços realizados na produção de agregados artificiais, bem como a sua aplicação em ambientes de elevada agressividade (plataformas petrolíferas, docas, pontes) fez com que o estudo destes materiais se intensificasse nas últimas duas décadas. Os agregados leves podem dividir-se em três grandes grupos: naturais (ex: perlite, vermiculite, pedra-pomes), artificias (ex: argila expandida, poliestireno expandido, aglomerados de cortiça) e resultantes de subprodutos industriais (ex: cinzas, escoria expandida) [1]. Porém, apesar da vasta gama de agregados leves (AL) existentes, apenas os agregados de argila, xisto e ardósia expandida, agregados de cinzas e alguns agregados naturais são adequados para a produção de betões estruturais [2]. Os agregados expandidos destacam-se dos demais por apresentarem uma orla superficial mais densa durante o fabrico, que contribui para o aumento da sua rigidez e capacidade resistente [3-6]. Ao contrário do que sucede nos betões convencionais de massa volúmica normal (BAN), em que a resistência é essencialmente condicionada pela matriz, nos betões estruturais de agregados leves (BEAL), o comportamento mecânico é mais complexo, dependendo ainda do tipo e volume de agregado e nível de resistência do betão [6-9]. Nos casos mais correntes em que a rigidez dos AL é inferior à da pasta circundante, a linha de rotura tende a atravessar os agregados. No entanto, podem ocorrer situações associadas a pastas de fraca qualidade ou AL de maior capacidade resistente, em que o comportamento é semelhante ao dos BAN, desenvolvendo-se superfícies de rotura através da pasta

Bogas, J. A.; Pontes, J.; Real, S. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados e da zona de interface agregado-pasta (ITZ) [9, 1]. Dado que os BEAL estão associados a zonas de interface de elevada qualidade [11-13], este modo de rotura tende a ser menos frequente, em especial nos betões com AL mais porosos, em que a ligação à matriz deverá ser mais efetiva. Segundo Kong et al. [14], em alguns agregados, como os produzidos a partir de cinzas, a ITZ pode ainda beneficiar de alguma reatividade pozolânica na superfície dos mesmos. De modo a ter em consideração o comportamento mais complexo dos BEAL, Chen et al [1] sugeriu o estudo deste tipo de betões com base na definição da resistência limite, f L. Basicamente, este limite corresponde à resistência a partir da qual a rigidez do agregado passa a ser inferior à da argamassa. Abaixo de f L, os BEAL tendem a comportar-se de forma similar aos BAN. Acima de f L, a resistência do betão depende da resistência da pasta, dos agregados e da qualidade da ITZ. O modo como a resistência dos BEAL é afetada por cada uma destas fases não é linear e varia com o nível de resistência do betão. Chandra e Berntsson [9], tendo por base que a resistência de cada uma das fases varia aproximadamente de forma exponencial com a sua massa volúmica, sugerem o modelo bifásico (1) para estimar a resistência à compressão dos BEAL, em que AL e arg são as frações de agregado e argamassa no betão e f arg e f AL são a resistência da argamassa e a capacidade resistente do agregado no betão, respetivamente. log(f cm ) = v AL log(f AL ) + v arg log(f arg ) (1) No entanto, a expressão (1) é apenas válida quando os AL participam na resistência, ou seja, acima de f L. Conclui-se assim que, em face da elevada diversidade de tipos de AL e do comportamento variável dos BEAL em função do nível de resistência, não é possível a caracterização mecânica dos BEAL tendo em consideração apenas um dado betão produzido com uma dada composição e tipo de agregado. Isso justifica a elevada diversidade de resultados reportados na bibliografia [15-2], sem que exista uma caracterização sistemática do comportamento mecânico dos BEAL. Desse modo, no presente trabalho pretende-se aplicar as filosofias de resistência limite, f L, e capacidade resistente do agregado no betão, f AL, para caracterizar o comportamento mecânico geral dos BEAL. Para tal, é realizado um extenso trabalho experimental que tem em consideração agregados de natureza bastante distinta e pastas de porosidade muito variável. 2. PROGRAMA EXPERIMENTAL 2.1 Materiais Para este estudo foram utilizados dois agregados de argila expandida, Leca e Argex de Portugal, um agregado de ardosia expandida, Stalite dos EUA, e um de agregado de cinzas do Reino Unido, Lytag. As principais características destes agregados, com porosidades bastante distintas, são indicadas na Tabela 1. Para os betões de referência com agregados grossos de massa volúmica normal foram selecionadas duas britas calcárias de diferente granulometria (Bago de arroz e Brita 1, Tabela 1). Tanto as frações de Argex 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% Argex 3-8F e 7% Argex 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 1). Na produção dos betões foi utilizado cimento tipo I 42,5R e nas misturas de maior compacidade foi ainda adotado um superplastificante de base policarboxilica. Tabela 1 - Características dos agregados Parâmetro Stalite Lytag Leca Argex Argex Bago Areia Areia Brita 1 2-4 3-8F arroz Fina Grossa Absorção às 24 horas (%) 3,57 17,92 15,81 21,38 19,28,7,4,19,26 Massa volúmica seca (kg/m 3 ) 1483 1338 176 669 597 2646 2683 25 2617 Baridade seca (kg/m 3 ) 7 75 624 377 33 139 1346 1569 178 Resist. ao esmag. (kpa) 7,7 6,3 7,1-3,2 - - - - Índice Volumétrico (IV) 11,2/16,27 - - - - - - - - 8/11,2,27,58,47 -,54,22 - - - 5,6/8,21,51,45,4,46,19 - - - 4/5,6 - -,42,29 - -,16 - - 2.2 Composições, mistura, preparação dos provetes e ensaios De forma a estudar o comportamento mecânico dos betões, foram produzidas várias misturas com relações a/c entre,35 e,65 para teores de cimento entre 3 e 45 kg/m 3. As várias composições permitem abranger betões de classe de 2

Bogas, J. A.; Pontes, J.; Real, S. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados resistência muito diferente para cada tipo de agregado, o que aumenta a validade do estudo realizado e permite determinar os parâmetros que caracterizam o comportamento mecânico dos betões, nomeadamente f L e f AL. Na Tabela 2 indicam-se as composições consideradas para cada tipo de agregado. A relação a/c corresponde à água efetiva disponível para hidratação. Os betões foram produzidos com 35 l/m 3 de agregado grosso. Em paralelo, foram produzidas argamassas de composição semelhante às utilizadas na produção dos betões, que visam a determinação da resistência limite e a aplicação da expressão (1). Os betões foram produzidos numa misturadora de eixo vertical com descarga de fundo. Em geral, os agregados leves foram previamente colocados em água, durante cerca de 24h, de modo a se controlar 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 Argex, 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. [8]. Mistura Volume AG (l/m 3 ) Volume CEM (kg/m 3 ) Tabela 2 - Composições dos betões Resistência de Compressão f Relação cm (MPa) ρ a/c s(28d) (kg/m 3 ) 3 dias 7 dias 28 dias 56 dias f cm / ρ s(28d) (1 2 m) S I 35 45,35 1893 51,1 59, 63,8 65,7 3,4 S I 45 4,45 1794 34,4 41,8 49,4 52, 2,8 35 S I 55 35,55 1771 27,2 34,4 41,5 46,9 2,3 S I 65 3,65 17 17,4 22,6 31,9 35,2 1,8 Ly I 35 45,35 1791 44,1 44, 47,8 47,79 2,7 Ly I 45 4,45 1733 32,2 34,6 4,9 43,3 2,4 35 Ly I 55 35,55 1723 26,1 31, 36,2 39,3 2,1 Ly I 65 3,65 1712 19, 24,4 3,6 32,3 1,9 L I 35 45,35 1697 39,7 42, 43,3 43,3 2,6 L I 45 4,45 1656 3,3 33,9 37,8 39,7 2,3 35 L I 55 35,55 1627 23,5 28,6 33,8 36,2 2,1 L I 65 3,65 17 17, 22, 28,4 3,4 1,8 A I 35 45,35 12 27,4 28, 28,5 28,5 1,8 A I 45 4,45 1523 21,7 24, 26,1 29,4 1,7 35 A I 55 35,55 1518 17, 2,1 23,6 23,7 1,6 A I 65 3,65 1491 12,8 15,7 19,8 2,5 1,3 AN I 35 45,35 2299-7,7 76,3-3, AN I 45 4,45 222-49,5 57,7-3,8 35 AN I 55 35,55 2199-39,8 47,8-4,6 AN I 65 3,65 - - - 37, - - Ag I 35 45,35 2121 55,7 58,9 65,7 72,3 3,2 Ag I 45 4,45 239 36,7 42,3 52, 57,4 3,9 35 Ag I 55 35,55 1997 27,6 33,4 42,9 46,1 4,7 Ag I 65 3,65-19,6 24,3 32,7 35,1-2.3 Preparação dos provetes e métodos de ensaio Para cada mistura, foram produzidos 2 cubos de 1 mm de aresta para determinação da massa volúmica seca, de acordo com a EN 1239-7 [21] e cerca de 17 cubos de 15 mm de aresta para determinação resistência à compressão a diferentes idades, de acordo com a EN 1239-3 [22]. Os vários provetes foram curados em água até à idade de ensaio que ocorreu às 18h, 24h, 2, 3, 7, 28 e 56 dias. As argamassas de composição idêntica à dos betões produzidos foram também ensaiadas às mesmas idades e em espécimes cúbicos de 15 mm de aresta. 3. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS Os resultados obtidos para a massa volúmica seca, s, resistência à compressão a diferentes idades, f c, e eficiência estrutural (f c / s ) são apresentados na Tabela 2. As resistências médias aos 28 dias variaram entre cerca de 2 MPa e 64 MPa, sendo possível abranger os vários tipos de BEAL mais correntemente utilizados em betões estruturais, 3

f CM (MPa) Bogas, J. A.; Pontes, J.; Real, S. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados enquadrados nas classes de massa volúmica D1,6-D2, de acordo com a EN 26 [23]. Dependendo do tipo de AL e relação a/c, a perda de resistência à compressão dos BEAL face aos BAN de igual composição variou entre 14% e % aos 7 dias e 13% e 55% aos 28 dias, o que salienta o diferente comportamento dos betões leves para diferentes tipos de agregado e níveis de resistência. Naturalmente, a maior redução de resistência verificou-se nos BEAL de menor relação a/c e com agregados de maior porosidade (Argex). Nos betões com AL menos porosos foi possível atingir betões de elevada resistência com eficiência estrutural próxima dos BAN de igual composição, independentemente da relação a/c. Nos betões com AL de porosidade intermédia, a eficiência estrutural foi próxima dos BAN apenas para relações a/c superiores a,55. Nos betões com Argex foram obtidos níveis de eficiência estrutural cerca de 38 a 55% inferiores, demonstrando a sua maior adequabilidade para a produção de betões de baixa resistência, onde a redução de massa volúmica possa ser um fator mais determinante do que a classe de resistência. 3.1 Evolução da resistência à compressão e resistência limite Nas Figuras 1 a 4, indica-se a evolução da resistência mecânica dos betões e das argamassas produzidos, para diferentes relações a/c. Constata-se que, em geral, os betões com agregados mais densos (Stalite) acompanham a evolução da resistência da argamassa. Apenas em idades mais avançadas de betões de elevada compacidade (a/c=.35-.45), é possível notar a influência do agregado na resistência à compressão. Nos restantes betões, a resistência da argamassa tende a divergir da dos BEAL, logo para idades inferiores a 7 dias, indiciando que o limte de resistência, f L, é ultrapassado. Apenas nos betões com pastas de reduzida compacidade (a/c=.65), a resistência dos BEAL com agregados de porosidade intermédia (Leca, Lytag) é capaz de evoluir de forma proporcional à resistência da argamassa. Nestes casos, os betões deverão trabalhar perto da sua resistência limite, o que contribui para o incremento da sua eficiência estrutural face aos BAN, conforme se observa na Tabela 2. 8 8 4 2 2 4 Tempo (dias) Argamassa Leca Stalite Lytag Argex Figura 1: Betões com a/c =,35 Figura 2: Betões com a/c =,45 4 2 1 2 3 4 5 Tempo (dias) Argamassa Leca Stalite Lytag Argex 4 4 2 2 2 4 Tempo (dias) 2 4 Tempo (dias) Argamassa Leca Stalite Argamassa Leca Stalite Lytag Argex Lytag Argex Figura 3: Betões com a/c =,55 Figura 4: Betões com a/c =,65 Nos betões com agregados mais porosos (Argex), a evolução da resistência é muito pouco significativa desde os primeiros dias de idade, em especial nos betões de a/c inferior a,55, onde se parece atingir o patamar de resistência (valor a partir do qual o incremento de resistência da argamassa tem impacto pouco significativo na resistência do betão). Mais uma vez se demonstra que estes agregados são menos adequados para a produção de BEAL de moderada a elevada resistência. 4

Bogas, J. A.; Pontes, J.; Real, S. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados Para a determinação da resistência limite dos betões, que caracteriza a gama de resistência a partir da qual estes desenvolvem um comportamento distinto do verificado nos betões convencionais, foi aplicada a metodologia de Chen et al [1]. Para tal, a resistência do betão para um dado tipo de agregado é directamente comparada com a resistência à compressão de argamassas de igual composição e ensaiadas nas mesmas condições (mesma cura, idade e geometria dos espécimes). Tendo em consideração os vários valores obtidos a diferentes idades para misturas com relação a/c de,35 a,65, procura-se definir o ponto a partir do qual o comportamento da argamassa difere do dos BEAL (Figuras 5 a 8). 8 8 4 2 2 4 8 f m (MPa) Figura 5: Resistência dos betões com Stalite versus resistências das argamassas 8 4 2 y =,98x - 1,95 R² = 1, y =,46x + 13,27 R² =,96 2 4 8 f m (MPa) Figura 6: Resistência dos betões com Leca versus resistências das argamassas 8 4 2 y =.99x - 1.19 R² =.95 y =.56x + 12.7 R² =.98 4 2 2 4 8 f m (MPa) Figura 7: Resistência dos betões com Lytag versus resistências das argamassas 2 4 8 f m (MPa) Figura 8: Resistência dos betões com Argex versus resistências das argamassas Nos betões com Argex verifica-se que, para qualquer das idades e compacidades de pasta ensaiadas, a resistência dos betões afasta-se da resistência da argamassa, não sendo possível identificar a resistência limite. Apenas se pode concluir que estes betões apresentam uma resistência limite inferior a 1 MPa, o que significa que em qualquer solução estrutural o seu comportamento mecânico é afetado pelas características do agregado. No extremo oposto, não foi possível identificar de forma clara a resistência limite dos BEAL com Stalite. Apenas para resistências superiores a cerca de MPa, é possível constatar um ligeiro afastamento da reta y=x, o que significa que pelo menos até este nível de resistência o comportamento dos BEAL com Stalite é essencialmente controlado pelas características da argamassa e, como tal, a sua eficiência estrutural é elevada. Tendo também em conta a evolução da resistência na Figura 1, pode considerar-se que a resistência limite destes betões deverá situar-se entre cerca de 59 e 62 MPa. Em face destes resultados, confirma-se a elevada capacidade deste tipo de agregado para a produção de betões de elevada resistência. Em suma, tendo em consideração os agregados selecionados foi possivel obter modos de rotura e comportamentos bastante distintos para os BEAL estudados. 5

Bogas, J. A.; Pontes, J.; Real, S. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados Na Tabela 3, resumem-se os valores estimados de f L para cada um dos agregados analisados. Bogas e Gomes [8] reportam resistências limites de 26 MPa para betões com agregados de Leca similares aos utilizados no presente trabalho, que corroboram os valores indicados na Tabela 3. Destaca-se ainda o facto de apesar dos agregados de Leca e Lytag apresentarem massas volúmicas muito distintas, a resistência limite para o Lytag foi apenas ligeiramente superior à da Leca. Isso sugere que não é apenas a porosidade do agregado que condiciona a sua resistência no betão, mas também a forma como esta se desenvolve. De facto, os agregados de argila expandida (neste caso a Leca), ao apresentarem uma orla exterior mais densa, resultante do seu processo de fabrico, vão cintar as partículas de agregado e incrementar a sua capacidade resistente. Os agregados de cinzas (Lytag) resultam da aglomeração por sinterização de pequenos aglomerados de cinzas, não possuindo essa orla exterior densificada. Tabela 3 Gama de utilização e resistência limite, f L, resistência potencial, f cp, e resistência do agregado no betão, f AL Agregado Classe de f c f L f cp f AL Gama de utilização (MPa) (MPa) (MPa) Classe MV Stalite 59-62 65-7,3 LC4/44-LC55/ D2, LC25/28-LC4/44 D1,8 Lytag 29,2 5-55 27,4 LC25/28-LC4/44 D1,8 LC2/22-LC25/28 D1,6 Leca 26,7 45-5 21, LC25/28-35/38 D1,8 LC2/22-LC25/28 D1,6 Argex < 1 3-35 7,2 LC12/13-LC2/22 D1,6 3.2 Resistência potencial dos betões Em face dos resultados indicados na Tabela 2 para as misturas de elevada compacidade (a/c=,35), é possível ter uma ideia da resistência potencial dos betões associados a cada um dos tipos de agregado estudados. Esta resistência potencial está associada ao patamar máximo de resistência dos BEAL a partir do qual qualquer melhoramento na qualidade da argamassa tem um efeito pouco significativo na resistência dos betões. Na Tabela 3, resumem-se as gamas estimadas para a resistência potencial, f cp, de cada agregado. Apesar de a partir das Figuras 1 a 4 se suspeitar que os betões com Leca, Lytag e Argex tenham atingido valores próximos do seu patamar de resistência, o mesmo não se pode concluir para os betões com Stalite, que poderão permitir resistências superiores. Com base nos valores estimados da resistência limite e da resistência potencial, e tendo ainda em conta as massas volúmicas indicadas na Tabela 2, é possível definir gamas recomendadas de utilização de cada um dos agregados para a produção de BEAL. As gamas indicadas na última coluna da Tabela 3 têm em consideração a utilização eficiente dos betões, ou seja, não são consideradas classes de resistência que exijam a utilização de misturas antieconómicas, em que a elevada qualidade das pastas pouco contribui para a resistência dos BEAL. Uma definição mais rigorosa das gamas de utilização exigiria a realização de misturas para diferentes volumes de agregado. Assim, pode-se concluir que o agregado de Stalite é o mais adequado para betões de elevada resistência, a Leca e Lytag para BEAL de moderada resistência e a Argex para betões não estruturais ou estruturais de baixa resistência. 3.3 Aplicação do modelo bifásico para estimativa da resistência dos BEAL De acordo com o referido na secção 1, a resistência à compressão dos BEAL acima de f L pode ser aproximadamente estimada a partir da expressão (2), com base no modelo bifásico definido por (1). Na expressão (2), f AL é a capacidade resistente do agregado no betão, que pode ser determinada tendo em conta os valores da resistência à compressão dos betões e das argamassas respetivas, indicadas na Tabela 2. Note-se que apenas podem ser considerados os valores de resistência à compressão dos BEAL superiores a f L, o que não permite ter em consideração vários valores no caso do agregado de Stalite. Na Tabela 3, resumem-se os valores médios de f AL estimados para cada tipo de agregado. f cm = 1 (v AL log(f AL )+v arg log (f arg )) (2) Apesar de f L e f AL estarem associados a diferentes definições, os seus valores são bastante próximos. O facto de f L estar associado à rigidez do agregado, que se relaciona com a sua capacidade resistente no betão, f AL, justifica a semelhança dos resultados obtidos para estes parâmetros. Tendo em consideração os valores estimados para f AL e as resistências indicadas na Tabela 2 para os vários betões e argamassas respetivas, é possível avaliar a capacidade do modelo bifásico 6

f cm, cálculo (MPa) f AL (MPa) Bogas, J. A.; Pontes, J.; Real, S. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados para estimar a resistência nos BEAL. Na Figura 9, é possível constatar uma elevada correlação, de,99, entre os resultados obtidos experimentalmente e os valores estimados teoricamente, o que confirma a adequabilidade da expressão (1). A expressão (1) não foi avaliada para os BEAL com Stalite, visto que as resistências obtidas nestes betões foram semelhantes ou inferiores a f L. 8 4 2 R² =.99 4 2 R² =.95 R² =.97 2 4 f cm, experimental (MPa) Leca Lytag Argex Figura 9: Aplicação do modelo bifásico 85 11 135 1 Massa volúmica do agregado (kg/m3) Com OSD Sem OSD Figura 1: Relação entre a resistência do agregado no betão (f AL ) e a massa volúmica do agregado, para agregados com e sem orla superficial densa (OSD) 3.1 Relação entre a massa volúmica do agregado e a sua capacidade resistente no betão (f AL ) Tendo em consideração os valores obtidos no presente estudo e ainda os valores de f AL reportados por outros autores [8, 24], na Figura 1 é analisada a relação entre a capacidade resistente do agregado no betão e a sua massa volúmica. Verifica-se que, quando os diferentes tipos de agregado são analisados em conjunto, existe uma fraca relação entre f AL e a sua massa volúmica. Porém, caso se analise em separado os betões com agregados expandidos (Leca, Argex, Arlita, Stalite) e os betões com agregados sem orla superficial mais densa (Pedra-pomes, escória vulcânica, Lytag), obtêm-se coeficientes de correlação iguais ou superiores a,95. Tal como referido, confirma-se que a capacidade resistente do agregado não depende apenas do volume de poros, mas também da forma como a porosidade se distribui no agregado. A partir dos resultados obtidos, é possível definir as expressões (3) e (4) para a estimativa de f AL, em função do tipo e da massa volúmica do agregado. Finalmente, com base no conhecimento de f AL e tendo em consideração o elevado nível de aproximação atingido por aplicação da expressão (2) (3.3), é possível estimar a resistência para qualquer tipo de BEAL corrente, independentemente do tipo de agregado. 4. CONCLUSÕES f AL = 1,25e,28ρ - agregados com orla superficial mais densa (3) f AL =,396e,3ρ - agregados sem orla superficial mais densa (4) No presente trabalho foi caracterizada a resistência à compressão de betões leves estruturais produzidos com diferentes tipos de agregado. Em seguida, resumem-se as principais conclusões obtidas: Foi possível produzir betões de classe de resistência LC12/13 a LC55/ e de massa volúmica D1,6 a D2,, abrangendo os diferentes modos d rotura associados aos BEAL correntes; Os AL de maior massa volúmica revelaram-se adequados para a produção de BEAL de elevada resistência, os agregados de porosidade intermédia para betões de moderada resistência e os agregados leves de elevada porosidade mais vocacionados para soluções estruturais de baixa resistência, onde o peso próprio é um fator determinante; Para cada tipo de agregado foi determinada a resistência limite, a resistência potencial e a resistência do agregado no betão, que permitem caracterizar o comportamento mecânico dos BEAL. Assim, para cada tipo de agregado, foi possível definir gamas recomendadas de utilização em termos de classe de resistência e massa volúmica dos betões; Constatou-se uma elevada adequabilidade do modelo bifásico sugerido, verificando-se elevados coeficientes de correlação na estimativa da resistência à compressão dos BEAL; Verificaram-se correlações elevadas entre a capacidade resistente e a massa volúmica do agregado quando os agregados expandidos foram considerados em separado dos agregados sem orla exterior mais densa. Para além do nível de porosidade, a resistência é afectada pelas características microestruturais do agregado; 7

Bogas, J. A.; Pontes, J.; Real, S. Resistência à compressão e eficiência estrutural de betões produzidos com agregados São sugeridas expressões para a estimativa da resistência nos BEAL, que são válidas independentemente do tipo de agregado grosso leve. 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, Argex, Stalite, Lytag, SECIL e BASF pelo fornecimento dos materiais utilizados durante a campanha experimental. 6. REFERÊNCIAS [1] EuroLightConR2. LWAC Material Properties, State-of-the-Art. Brite EuRam III, BE96-3942/R2, 1998, 111p [2] Holm, T. A.; Bremner, T. W.; State-of-the-art report on high-strength, high-durability structural low-density concrete for applications in severe marine environments. U.S. Army corps of engineers, ERDC/SL TR--3; 2 [3] Kockal, N. U.; Ozturan, T.; Optimization of properties of fly ash aggregates for high-strength lightweight concrete production. Materials and Design, Volume 32, 211, pp. 3586-3593 [4] Ke, Y. et al.; Influence of volume fraction and characteristics of lightweight aggregates on the mechanical properties of concrete. Construction and Building Materials, volume 23, 29, pp. 2821-2828 [5] Faust, T.; Properties of different matrixes and LWAs and their influences on the behaviour of structural LWAC. Helland, et al., editors. 2 nd Intern. Symp. on SLWAC, Kristiansand, Norway, 18-22 June 2, P. 52-1 [6] FIP. FIP manual of Lightweight aggregate concrete. Fédération internationale de la précontrainte (FIP), second edition, Surrey University Press, 1983, 259p. [7] Gerritse, A.; Design considerations for reinforced lightweight concrete. The international Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete, Volume 3 (1), 1981, pp. 57-69 [8] 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. 832-841 [9] Chandra, S.; Berntsson, L. Lightweight aggregate concrete. Science, technology and applications. Noyes publications Wiliam Andrew Publishing, USA, 23. [1] Chen, H. J. et al.; Determination of the dividing strength and its relation to the concrete strength in lightweight aggregate concrete. Cement and Concrete Composites, Volume 21, 1999, pp. 29-37 [11] ACI committee 213R-3. Guide for structural lightweight aggregate concrete. American Conc. Institute, 23. [12] Wasserman, R.; Bentur, A.; Interfacial interactions in lightweight aggregate concretes and their influence on the concrete strength. Cement and Concrete Composites, Volume 18, Issue 1, 1996, pp. 67-76 [13] Elsharief, A.; Cohen, M. D.; Olek, J.; Influence of lightweight aggregate on the microstructure and durability of mortar. Cement and Concrete Research, Volume 35 (7), 25, pp. 1368-1376 [14] Kong, L. et al.; Chemical reactivity of lightweight aggregate in cement paste. Construction and Building Materials, Volume 64, 214, pp. 22-27 [15] Hammer, T. A.; Smeplass, S.; The influence of lightweight aggregates properties on material properties of the concrete" Holand, et al., editors. Intern. Symp. on SLWAC, Sandefjord, Norway, 18-22 June 2, P. 517-32 [16] Rossignolo, J. A. et al.; Properties of high-performance LWAC for precast structures with Brazilian lightweight aggregates. Cement and Concrete Composites, Volume 25 (1), 23, pp. 77-82 [17] Coquillat, G.; Influence des caractéristiques physiques et mécaniques des granulats légers sur les propriétés des bétons legers de structure. Granulats et betons legers-bilan de dix ans de recherches, Arnould et Birlogeus. Presse de l école nationale des ponts et chaussées, pp. 255-298 [18] Zhang, M. H.; Gjørv, O. E.; Mechanical properties of high-strength lightweight concrete. ACI Materials journal, Volume 88 (29), 1991, pp. 24-27 [19] Swamy, R: N.; Lambert, G. H.; Mix design and properties of concrete made from PFA coarse aggregates and sand. International Journal Cement Composites Lightweight Concrete, Volume 3 (4), 1983, pp. 263-275 [2] Al-Khaiat, H.; Haque, N.; Strength and durability of lightweight and normal weight concrete. Journal Materials Civil Engineering, Volume 11 (3), 1999, pp. 231-235 [21] EN 1239-7. Testing hardened concrete. Density of hardened concrete. CEN, 29. 12p. [22] EN 1239-3. Testing hardened concrete. Compressive strength of test specimens. CEN, 29. 19p. [23] EN 26-1. Concrete Part 1: Specification, performance, production and conformity. CEN, 2, 84p. [24] Gomes, T. Structural lightweight concrete produced with slag from São Miguel s island (in Portuguese) Master s thesis in Civil Engineering. Technical University of Lisbon, Instituto Superior Técnico, Lisbon, 214. 8