desempenhos fÍsicos e mecÂnicos de concreto...
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DESEMPENHOS FÍSICOS E MECÂNICOS DE CONCRETO LEVE
AUTO ADENSÁVEL EMBORRACHADO (CLAAE)
Doutoranda: Ma. Andressa Fernanda Angelin
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Luísa Andréia Gachet Barbosa
Revisão Bibliográfica apresentada na
disciplina Seminário de Tese, ministrada
pelo Prof. Dr. Ivan Ricarte.
Limeira/SP
2015
1. INTRODUÇÃO
A busca por materiais alternativos de menor massa específica, que garantam a
manutenção das propriedades mecânicas, especialmente de amortecimento, associado à
facilidade de manuseio e aplicação em estruturas de concreto armado, representa grande desafio
na formulação e conhecimento do desempenho de concretos estruturais leves auto adensáveis
emborrachados (CLAAE), que tem tecnologia pouco difundida em nível nacional, e surge no
cenário internacional como um material inovador e alternativo ao concreto convencional.
O propósito deste estudo será testar a teoria dos CLAAE, comparando diferentes
porcentagens de substituição da areia pelo pó de borracha e, fixando-se, os valores de consumo
de cimento, relação água/cimento, argila expandida e sílica ativa, com a finalidade de analisar
seus principais parâmetros reológicos e mecânicos em elementos pré-fabricados.
2. BASE TEÓRICA
A mecanização dos processos construtivos como forma de acelerar os processos de
produção e, como consequência, a produtividade de elementos pré-fabricados, tem incentivado
estudos mais aprofundados de estruturas de concreto leve auto adensável emborrachado
(CLAA) como material alternativo ao concreto convencional.
O concreto leve congrega baixa massa específica e altos índices de resistências
mecânicas, podendo ser aplicado para fins estruturais, influenciando diretamente na economia
da infraestrutura (Bogas et al., 2012). Destaca-se ainda que, o uso deste tipo de concreto
ocasiona numa maior produtividade que o convencional, facilitando o transporte das peças
durante a etapa de execução da obra.
Esforços para minimizar o peso do edifício é uma tarefa particularmente urgente em
aglomerações urbanas, onde há falta espacial de solo resistente o suficiente para suportar as
cargas das edificações, pressionando as construtoras a buscar materiais alternativos com
menores massas específicas e que reduzam a transferência de calor e propagação do barulho
(Juradin et al., 2012).
Assim como o concreto leve, o concreto auto adensável (CAA) surgiu como uma
alternativa ao convencional. De acordo com Karahan et al. (2012) e Yung et al. (2013), a
principal atratividade do seu uso é a facilidade de manuseio e aplicação, cuja habilidade de
preencher os espaços existentes nas fôrmas e envolver as armaduras, se dá exclusivamente por
meio da ação da gravidade, sem nenhuma interferência mecânica ou manual.
Ao se trabalhar com concretos mais fluidos, tem-se como consequência redução no
tempo de manuseio e adensamento quando aplicados em elementos pré-fabricados, ocasionando
na maior produtividade e menor custo final na operação de concretagem.
Segundo Kwasny et al. (2012) e Rahman et al. (2012), o princípio mais importante para
manter as características do concreto auto adensável é o uso de superplastificantes, adições
minerais, alto teor de materiais finos e argamassa, resultando em uma maior coesão e fluidez da
pasta, porém, em contrapartida tem-se um concreto que absorve menos energia.
Buscando minimizar este efeito, os concretos emborrachados, apresentam melhor
capacidade ao amortecimento, devido ao aumento significativo da tenacidade e ductilidade
(Gesoglu et al., 2011). Além de melhorar tal propriedade, o uso de borracha em concreto surge
como uma solução alternativa para o descarte de pneus inservíveis, sendo uma opção inovadora
com inúmeros benefícios.
Na composição dos CLAAE, adições minerais, geralmente oriundas de subprodutos
industriais, além de favorecerem a redução do custo final da peça de concreto por substituírem
parcialmente o consumo de cimento, apresentam grande atividade pozolânica, fato que garante
maior coesão entre os componentes deste concreto (Yung et al., 2013). Porém, dada à alta área
superficial destas adições, faz-se necessário o uso de aditivos superplastificantes, a fim de
maximizar a fluidez dos CAA sem comprometer a relação água/cimento (Raj et al., 2011).
Desta forma, fica evidente o mérito que se tem em desenvolver concretos leves auto
adensáveis emborrachados, sendo uma linha de estudo moderna e, ainda, pouco explorada no
campo técnico. Porém, CLAAE, necessitam atender requisitos determinantes para sua aplicação,
como alta fluidez, coesão, resistência à segregação no estado fresco, baixa massa específica,
altas resistência à compressão e ao amortecimento.
3. ESTADO DA ARTE
A Figura 1 apresenta o mapa conceitual dos temas a serem abordados na revisão
bibliográfica do estado da arte dos concretos leves auto adensáveis emborrachados (CLAAE).
Figura 1. Mapa conceitual.
3.1.Concreto auto adensável (CAA)
Segundo Gopi et al. (2015), o concreto auto adensável (CAA), é aquele que não precisa
de nenhuma vibração mecânica após sua colocação em fôrmas, agindo apenas pelo seu peso
próprio. CAA tem várias vantagens em relação ao concreto convencional, promovendo um
tempo de construção mais rápido, devido ao fácil fluxo em torno de reforços, evitando ruídos de
equipamentos de vibração e podendo ser bombeado através de longas distâncias (Kwasny et al.,
2012; Yung et al., 2013; Guneyisi et al., 2015).
O CAA é projetado para fluir sob seu peso próprio, além de resistir ao fenômeno de
segregação, ou seja, precisa apresentar tensões de escoamento negativas e baixa viscosidade
plástica, por meio do uso de agregados especiais, como a argila expandida, lhe conferindo
elevado espalhamento e retenção de energia cinética, obtendo a fluidez desejada (Gesoglu et al.,
2015).
Tal concreto é constituído por meio de alto teor de adições minerais e químicas, menor
relação água/cimento e menor teor de agregado graúdo. Para aumentar o fluxo do concreto auto
adensável, misturas minerais, tal como cinzas volantes, sílica ativa, escória de alto forno e,
superplastificantes, devem ser usados (Raj et al., 2011; Yung et al., 2013; Gopi et al., 2015).
Bogas et al. (2012) e Gesoglu et al. (2015) observaram que, além do uso de materiais
específicos, é importante monitorar a distribuição das partículas dos agregados a serem
utilizados, pois interferem diretamente nas propriedades reológicas do concreto.
A combinação destes componentes conduz a uma mistura mais densa e coesa, de forma
a se obter uma microestrutura compacta, levando a uma melhoria da interface entre o agregado e
a pasta de cimento (Rahman et al., 2012), resultando em valores elevados das propriedades
mecânicas, além de ganhos térmicos e acústicos (Kwasny et al., 2012; Najim et al., 2012).
Em comparação com o concreto convencional, além das características de capacidade
de auto compactação, alta capacidade de fluxo e taxas de enchimento e, elevada resistência à
segregação, os concretos auto adensáveis apresentam elevada durabilidade, baixo índice de
permeabilidade e elevada resistência à compressão (Gesoglu et al., 2011; Najim et al., 2012).
Embora esta classe de concreto apresente grandes vantagens em relação ao
convencional, Rahman et al. (2012) relataram em seu estudo a desvantagem do CAA em
apresentar uma tendência maior ao encolhimento de rachaduras. Isto ocorre devido ao
proporcionamento da mistura do CAA, onde o teor de argamassa é alto, acarretando em uma
absorção menor de energia. Segundo Ganesan et al. (2013) este efeito pode ser minimizado com
adição de agregados especiais, como resíduos de borracha de pneus inservíveis, que são
caracterizados pela alta absorção de energia às energias de ruptura.
As tecnologias que envolvem o CAA tem ampla aceitação na construção in-situ, bem
como em produtos de concreto pré-moldado (Gopi et al., 2015) e, sua investigação representa
um grande avanço tecnológico que levou a uma melhor qualidade e produtividade do concreto
(Gesoglu et al., 2011; Najim et al., 2012; Guneyisi et al., 2015).
3.2.Concreto leve auto adensável (CLAA)
O concreto leve auto adensável (CLAA), é caracterizado pela alta trabalhabilidade sem
apresentar o fenômeno de segregação e pela alta durabilidade (Lofty et al., 2015). O sucesso
para a produção deste concreto reside na utilização de agregados leves, como a argila
expandida, obtida por meio da sua expansão e vitrificação em fornos rotativos.
O uso de argila expandida como agregado em CLAA, aliado com adições minerais,
principalmente sílica ativa, podem resultar em um concreto altamente viável e durável, como
observado por Bogas et al. (2012), Juradin et al. (2012), Lofty et al. (2015) e Gopi et al. (2015).
A utilização destes agregados tem contribuído para o desenvolvimento sustentável através da
conservação de energia, maximizando a eficiência estrutural e vida útil de elementos pré-
moldados, reduzindo custos com transporte, devido a sua baixa massa específica (Kwasny et al.,
2012).
Porém, como observado por Kwasny et al. (2012) e Bogas et al. (2012), a uma perda de
capacidade de trabalho associado com a alta absorção de água pelos agregados leves, acaba
influenciando diretamente nas propriedades do CLAA, principalmente no estado fresco.
Portanto, deve-se ocorrer a pré-saturação desses agregados, a fim de resolver este problema,
sendo, o mais usual, o método de imersão em água, realizado por um período de 24 horas antes
da produção dos concretos.
Gesoglu et al. (2015) observaram que as formas esféricas das partículas de argila
expandida produzem um “efeito de rolamento”, garantindo maior fluidez ao CAA devido à
redução do atrito interno. Além disso, verificaram que concretos auto adensáveis que
incorporaram agregados com formato arredondado, necessitaram de menos cimento e água para
se obter adequada trabalhabilidade e coesão das suas misturas.
Outra característica importante na formulação dos CLAA é a distribuição
granulométrica de seus agregados. Bogas et al. (2012) e Lofty et al. (2015) salientam em seus
trabalhos o uso de granulometrias graúdas e finas de argila expandida, de maneira que a fluidez
e espalhamento sejam melhorados, por meio do melhor empacotamento dos grãos, preenchendo
os vazios existentes.
Tais benefícios ressaltam a importância de desenvolver projetos com o uso de CLAA,
pois, além de apresentarem as principais características do concreto auto adensável, como
fluidez e trabalhabilidade, possuem excelente resistência à segregação, manutenção das
propriedades mecânicas e durabilidade no estado endurecido.
3.3.Concreto auto adensável emborrachado (CAAE)
Uma solução alternativa para o descarte de pneus inservíveis é sua incorporação em
misturas de concreto, pois é uma opção inovadora com benefícios ambientais, econômicos e de
desempenho, desde que realizadas na granulometria e porcentagens adequadas (Raj et al.,
2011).
A presença deste agregado reduz algumas propriedades mecânicas do concreto, por isso
porcentagens acima 30% de substituições não são recomendadas (Khalil et al., 2015). Segundo
Karahan et al. (2012) e Yung et al. (2013), isto ocorre devido à fraca ligação entre a partícula de
borracha e o cimento Portland e, também, pela granulometria grosseira da borracha, deixando o
concreto mais frágil.
Além dos limites de substituições dos agregados convencionais pelo resíduo de
borracha, outro aspecto salientado por Najim et al. (2012) e Yung et al. (2013) na formulação
de CAAE é a distribuição granulométrica de seus agregados. Assim como observado nos CLAA
com argila expandida, a partir do uso de granulometrias graúdas e finas, há um melhor
empacotamento dos grãos, preenchendo os vazios existentes, aumentando a durabilidade do
concreto.
Após a adição de partículas de borracha, resultados apresentados por Gesoglu et al.
(2011) indicaram uma diminuição notável nas propriedades de rigidez e de resistência dos
concretos. Apesar da redução significativa dessas propriedades, os compósitos atenderam aos
requisitos normativos, além de apresentarem aumento significativo da tenacidade e ductilidade,
bem como uma melhor capacidade de amortecimento.
Em contrapartida, a utilização deste agregado agrava significativamente a penetração de
íons cloreto através de concreto, porém, Gesoglu et al. (2011) concluíram que, a partir de
adições minerais, esse efeito pode ser diminuído, pois os vazios existentes nos concretos auto
adensáveis emborrachados são preenchidos.
Karahan et al. (2012) observaram que o CAAE exige uma maior quantidade de
superplastificante em suas misturas quando comparado ao concreto auto adensável
convencional, pois as partículas de borracha apresentam superfície rugosa, o que acaba por
aumento a coesão, mas diminuindo drasticamente a trabalhabilidade.
Valores de coeficiente de amortecimento de vibrações e frequência, dados pelo módulo
dinâmico, são de grande importância em aplicações estruturais. Aperfeiçoa-lo significa melhorar
a confiabilidade em termos de riscos naturais, carga acidental ou hidrostática e fragmentações.
Najim et al. (2012), observaram em seu estudo que o CAAE oferece melhorias mensuráveis pré
microfissuras de tensão, reduzindo taxas de encolhimento de craqueamento, sendo capazes de
absorver mais energia que os CAA convencionais, fato também observado por Rahman et al.
(2012) e Ganesan et al. (2013).
Estudos recentes (Ganesan et al., 2013), a fim de compensar os baixos valores em
algumas propriedades mecânicas do CAAE, realizaram um pré-tratamento das partículas de
borracha por meio de soluções de polímeros sintéticos hidrossolúveis, o qual se mostrou
eficiente, pois os resultados mecânicos foram otimizados, como alertado por Karahan et al.
(2012) e Yung et al. (2013).
De acordo com os resultados apresentados por Khalil et al. (2015), foi determinado que
a adição do agregado de borracha em CAA aumenta a resistência ao impacto, sendo esse
aumento proporcional à quantidade adicionada de borracha. CAAE, como reportado por Najim
et al. (2012), Rahman et al. (2012) e Ganesan et al. (2013), absorvem mais energia, isolando
melhor as ondas sonoras.
Portanto, o CAAE pode ser aplicado em elementos pré-moldados que requerem alta
ductilidade, aliando alta fluidez e manutenção dos esforços mecânicos, características que não
são mantidas em concretos auto adensáveis utilizando agregados convencionais.
3.4.Adições minerais em CLAAE
Gesoglu et al. (2011), Juradin et al. (2012), Gopi et al. (2015) e Guneyisi et al. (2015),
concluíram em seus estudos experimentais, que adições minerais promovem um aumento
significativo na durabilidade das estruturas de concreto por modificarem a microestrutura da
pasta de cimento hidratada, alterando a estrutura dos poros e tamanho dos grãos, promovendo a
redução na porosidade capilar do concreto.
As adições minerais normalmente são resíduos provenientes de subprodutos industriais,
que na maioria das vezes são descartados em grandes quantidades e em locais impróprios. A
sílica ativa, cinza volante e escória de alto forno estão entre as mais utilizadas (Juradin et al.,
2012; Yung et al., 2013). Por substituírem um material de elevado custo como o cimento
Portland, proporcionam vantagens econômicas e ambientais, porém, deve-se reforçar que a
eficiência de uma adição mineral é dependente de vários fatores, como, quantidade utilizada,
composição química, mineralógica e granulométrica.
Nos concretos auto adensáveis, tais adições tem a função de promover coesão,
preenchimento de vazios e dar estabilidade a mistura, contribuindo, também, com a formação de
compostos resistentes no estado endurecido, como observado por Guneyisi et al. (2015).
No estudo apresentado por Rahman et al. (2012), CAAE foram produzidos sem o uso
de qualquer adição mineral, ou seja, houve uma tendência deste concreto em perder mais
rapidamente a sua trabalhabilidade pela falta de coesão da mistura.
A utilização de cinzas volantes como um ligante é vantajosa para reduzir a necessidade
de grandes quantidades de cimento, cuja produção é um dos principais contribuintes para gases
poluentes, tais como o CO2. Najim et al. (2012), Ganesan et al. (2013) e Gopi et al. (2015)
também observaram que, o uso deste ligante, aumenta a coesão, reduz o fenômeno de
segregação e aumenta fluidez em CAA, isso ocorre devido ao formato esférico dessas
partículas.
Karahan et al. (2012), Yung et al. (2013) e Khalil et al. (2015) utilizaram escória de alto
forno em seus estudos com concretos auto adensáveis emborrachados, que apresentaram
melhora significativa no estado fresco, porém, no estado endurecido apresentaram pequenas
alterações nas resistências mecânicas, em contrapartida, aos benefícios obtidos nas propriedades
de durabilidade.
Recentes estudos (Lofty et al., 2015; Guneyisi et al., 2015) tem adicionado sílica ativa
nas misturas de concreto auto adensável e, observou-se que, devido ao seu tamanho
micrométrico, fornecem um elevadíssimo aumento da coesão e fluidez deste tipo de concreto,
principalmente quando utilizados agregados especiais, como a argila expandida.
Quando comparado às adições de cinza volante e escória de alto forno, CAA com
adições de sílica ativa apresentam uma melhora notável nas resistências mecânicas. No estudo
apresentado por Guneyisi et al. (2015), onde misturas de cimento Portland, cinzas volantes e
sílica ativa foram realizadas, observou-se uma redução na permeabilidade aos íons cloretos e a
gás, assim como na sorvidade e absorção de água, fazendo com que a durabilidade dos CLAA
fosse aumentada.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao longo dos últimos cinco anos, muitas pesquisas em torno das propriedades dos
CLAA e CAAE vem sendo desenvolvidas, como mostra a Tabela 1. Sabe-se que,
primeiramente, se faz necessário obter as principais características reológicas dos concretos auto
adensáveis, ou seja, fluidez e coesão, que são garantidas pelo uso de superplastificantes e
adições minerais, respectivamente; e, com o uso de argila expandida e resíduo de borracha,
algumas propriedades são defasadas, como a resistência à compressão, porém, outras como
conforto acústico, baixa densidade e ductilidade são extremamente melhoradas.
Frente ao exposto, torna-se importante a pesquisa em torno dos CLAAE, pois se trata de
um conceito inovador tanto no campo prático quanto teórico. Portanto, torna-se necessário
buscar uma compreensão mais fundamental de suas propriedades no estado fresco, nas respostas
mecânicas e, especialmente, quanto à durabilidade, a fim de esclarecer os efeitos dos agregados
que o compõem quando utilizados conjuntamente.
Tabela 1. Síntese dos artigos selecionados vs. temas e abordagens.
Autor Objetivos/Problema Materiais/Métodos Resultados/Discussões Conclusões/Contribuições
Bogas et al.,
2012
Elaborar traços de CLAA com
duas granulometrias distintas
de argila expandida de forma
que ocorra à manutenção das
propriedades mecânicas.
Fixaram-se as porcentagens de cimento e cinzas, variando as
quantidades de finos e SP para as diferentes misturas.
Realizaram-se testes de espalhamento, fluidez, resistência à
compressão, densidade e módulo de elasticidade.
- Os concretos com argila expandida miúda apresentaram maior fluidez e coesão devido ao menor atrito
entre as partículas;
- Traços com agregado graúdo leve tendem a ocorrer segregação devido a sua menor densidade;
- Todos os traços estudados apresentaram resistências mecânicas satisfatórias e, ainda, observaram-se
maiores valores de módulo de elasticidade nos traços com argila expandida de menor diâmetro, pois
apresentam maior rigidez.
- Em CLAA é necessário haver uma manutenção
adequada entre finos/teores de argamassa/tipos de
agregados;
- O teor de argamassa deve ser de no mínimo 70%, de
forma a garantir homogeneidade à mistura;
- Para garantir melhor fluidez, os traços de CLAA devem
combinar agregados leves miúdos e graúdos.
Kwasny et
al., 2012
Avaliar a influência de tempos
de absorção de água e tipos
distintos de SPs para CLAA
com dois tipos de agregados
leves (cinza sinterizada e
argila expandida).
Utilizaram-se três SPs distintos nesta pesquisa, sendo que a
diferença entre eles é a quantidade de sólidos presentes. Para
os concretos fabricados com cinza sinterizada, optou-se por
utilizar a proporção de 29% cinza e 71% areia fina - analisando
os três tipos de SPs. Já para os concretos fabricados com argila
expandida, optou-se por utilizar a proporção de 29% argila e
71% areia fina - analisando o SP com 30% de sólidos. Para a
cinza sinterizada, utilizaram-se tempos de umedecimento de 30
min e 24h e, para a argila, de 30 min e 24h, assim como no
estado seco.
- As cinzas absorvem mais água que as argilas, pois apresentam mais poros superficiais, perdendo a
trabalhabilidade mais rápido;
- CLAA com argila apresentaram densidade menor que dos concretos com cinza;
- CLAA com cinza apresentaram resistência mecânica maiores que as com argila nos primeiros dias devido
à diferença de textura destes materiais, influenciando na aderência da pasta de cimento;
- Foi observado que a ruptura dos concretos com cinza ocorria na pasta, enquanto com argila ocorria no
agregado;
- O SP com mais teor de sólidos foi o que necessitou de menos quantidade para todas as misturas,
apresentando melhor trabalhabilidade.
- O tempo de saturação da cinza volante sinterizada
influência no tipo e quantidade de SP, enquanto com a
argila expandida esse efeito não é observado;
- CLAA com cinza possui menos trabalhabilidade que os
CLAA com argila;
- SP com mais teor de sólidos apresentou melhores
resultados no estado fresco.
Juradin et
al., 2012
Testar a influência de
diferentes adições minerais na
trabalhabilidade e
propriedades mecânicas do
CLAA.
Foram testados três tipos de adições minerais (cinza volante,
sílica ativa e filler). Para as misturas com filler, necessitou-se
de maior consumo de cimento no seu proporcionamento.
Realizaram-se os testes de espalhamento, fluidez, resistência à
compressão e módulo de elasticidade dinâmico.
- Observou-se que as adições minerais tornam os CLAA mais coesos, porém diminuem a fluidez,
principalmente quando usado o filler;
- A cinza volante atinge o pico de suas ligações após um longo período de cura, ou seja, apresentam baixo
módulo de elasticidade dinâmico – ao contrário das misturas com filler (maior consumo de cimento);
- Os traços com sílica ativa, apresentaram melhores resultados de módulo dinâmico que os demais traços,
pois suas reações acontecem mais rapidamente que as demais adições.
- A pasta em CLAA deve ser projetada cuidadosamente,
pois são responsáveis pela resistência mecânica e coesão;
- Recomenda-se o uso da sílica ativa como adição
mineral em CLAA, ou misturas de 2/3 de sílica ativa e
1/3 de filler.
Gopi et al.,
2015
Utilizar argila expandida
conjuntamente com cinzas
volantes a fim de entender
qual a melhor porcentagem de
tais materiais na cura interna
dos concretos.
Substituiu-se 5% do agregado graúdo convencional pelo leve e
de 10 a 50% do agregado miúdo pela cinza volante sinterizada.
Foram utilizadas as curas úmida e ambiente para posterior
comparação. Realizaram-se testes de espalhamento, fluidez,
resistência à compressão, tração e compressão diametral.
- Os concretos com incremento de cinza volante sinterizada apresentaram acréscimo de resistência
mecânica, principalmente os submetidos à cura úmida;
- Observou-se que a cinza volante sinterizada deixa o concreto mais coeso, consequentemente aumentando
as ligações existentes na argamassa do CLAA.
- Os traços com 40% de cinza volante sinterizada
apresentaram maiores valores de resistência mecânica;
- Recomenda-se umedecer os agregados leves antes da
mistura para garantir melhor espalhamento;
- Os concretos submetidos à cura úmida apresentaram
melhores performances mecânicas.
Lofty et al.,
2015
Produzir CLAA com xisto
expandido a partir do uso de
dois tipos de adições minerais,
caracterizando suas principais
propriedades no estado fresco
e endurecido.
Porcentagens de cinza volante (12,5%) e sílica ativa (7,5%)
foram fixadas para todos os traços e, variaram-se três fatores:
a) relação água/cimento, b) porcentagem de SP e, c) consumo
de cimento. Realizaram-se testes de espalhamento, fluidez,
resistência mecânica e densidade.
- Foi observado que a relação água/cimento influencia diretamente a trabalhabilidade dos CLAA, sendo
que quanto maior esse fator, maior a possibilidade de segregação dos agregados leves;
- Além de apresentarem maiores valores de resistência mecânica, os traços com consumo de cimento mais
elevados, promoveram maior coesão nas misturas, pois estabilizaram os agregados leves, tornando as
misturas mais homogêneas;
- Nos traços onde houve uma combinação de uso de agregados leves miúdos e graúdos, notou-se que houve
um melhor empacotamento da mistura, garantindo densidade necessária para classificá-los como concretos
leves;
- Em CLAA, contendo combinações de duas adições
minerais, é seguro trabalhar em faixas de:
a) relação água/cimento: entre 0,3 e 0,4
b) consumo de cimento: entre 410 e 550 kg/m3
c) SP: entre 0,3 e 1,2%
Gesoglu et
al., 2015
Produzir um CLAA com
adições de cinzas volantes
sinterizadas, avaliando os
principais parâmetros
reológicos.
Utilizou-se 20% de cinza em substituição ao cimento, com
consumo de cimento de 550 kg/m3. Substituíram-se os
agregados miúdos e graúdos pelas cinzas sinterizadas.
Realizaram-se no estado fresco os testes de espalhamento,
fluidez e densidade.
- Observou-se diminuição na densidade dos concretos contendo agregado leve, isso ocorre devido à
estrutura porosa presente nas cinzas volantes sinterizadas;
- Nota-se que quanto mais material leve foi adicionado às misturas, menos SP era necessário, isto ocorre
devido à forma esférica desses agregados (principalmente dos graúdos), ajudando na fluidez do CAA;
- CLAA apresentam tensões de escoamento negativas e baixa viscosidade plástica, isso ocorre devido à
morfologia dos agregados que tornam as misturas mais fluidas sem apresentar o fenômeno de segregação.
- Há uma queda da massa específica com o uso de
agregados leves de cinza volante sinterizadas;
- CLAA apresentam tensões de escoamento negativas e
baixa viscosidade plástica, sendo um concreto mais
fluido que o CAA convencional.
Guneyisi et
al., 2015
Investigar a influência de
diferentes aglomerantes nas
misturas de CLAA nas
principais propriedades físicas
e mecânicas.
As cinzas sinterizadas substituíram 50% da areia fina para
todas as misturas. O concreto de referência continha somente
cimento, enquanto outros traços realizaram uma mistura de: a)
cimento + cinza; b) cimento + sílica; e, c) cimento+ cinza +
sílica. Realizaram os ensaios de resistência à compressão e
velocidade de pulso de ultrassom, penetração de íons cloreto,
permeabilidade ao gás, absorção de água por imersão total e
por absorção capilar.
- A mistura de cimento+cinza apresentou baixa resistência à compressão, porém na mistura
cimento+cinza+sílica houve um aumento significativo desta propriedade;
- A mistura de cimento+sílica foi a que se mostrou mais eficiente em termos de resistência mecânica e altos
picos de pulso de ultrassom;
- Concretos com incorporações de adições minerais apresentam menores permeabilidades aos íons cloretos
e a gás, sendo a mistura cimento+cinza+sílica a mais baixa – isto ocorre devido ao refinamento dos poros
destes CLAA, influenciando a qualidade da zona de transição.
- O uso de sílica ativa melhora as propriedades
mecânicas do CLAA;
- Misturas de cimento+cinza+sílica apresentaram
redução nas permeabilidades aos íons cloretos e a gás,
assim como na sorvidade e absorção de água.
Gesoglu et
al., 2011
Compreender a influência da
adição de cinzas volantes nos
ensaios de durabilidade de
CAA com resíduos de
O agregado miúdo foi substituído pela borracha nas
porcentagens de 5, 15 e 25% e, o cimento foi substituído pela
cinza nas faixas de 0, 20, 40 e 60%. Fixou-se a relação
água/cimento: 0,35 e consumo de cimento: 550 kg/m3.
- Houve um progressivo aumento na penetração de íons de cloreto com o aumento do teor de borracha,
especialmente para os traços sem cinzas volantes, ou seja, quanto menor a quantidade de poros, menor será
o índice de permeabilidade;
- Os índices de sorvidade e absorção de água aumentaram acentuadamente com o aumento do teor de
A partir do uso da cinza volante nas misturas de CAA
com borracha, observou-se que os parâmetros analisados
melhoram consideravelmente, principalmente em termos
de redução da porosidade e aumento da coesão dos
borracha. Realizaram-se os ensaios de permeabilidade de íons cloreto e
sorvidade/absorção de água.
borracha e, incorporando cinzas volantes nos traços, forneceu redução deste coeficiente; ou seja, observa-
se uma relação entre a permeabilidade de íons cloreto e sorvidade/absorção de água.
traços.
Raj et al.,
2011
Estudar traços de CAA com
diferentes teores de borracha,
caracterizando-os física e
mecanicamente.
O agregado miúdo foi substituído pela borracha nas
porcentagens de 0, 5, 10, 15 e 20%. Realizaram-se testes de
espalhamento, fluidez, resistência à compressão, tração,
módulo de elasticidade, índice de fragilidade e densidade.
- Nos concretos contendo borracha, houve a necessidade do aumento do uso do SP, devido à estrutura
física do material, além de diminuir as resistências à compressão e tração a partir de 15% de substituição;
- CAA com borracha apresenta-se mais leve que o concreto convencional – a partir de 15% de substituição
pode-se considerar CLAA;
- A adição de borracha em concreto reduz os valores de fragilidade e melhora a ductilidade do concreto.
Isto ocorre devido à maior capacidade de absorção de energia de borracha, o que leva a deformações
plásticas no momento da fratura.
- O uso de borracha diminui a densidade do CAA;
- A partir do uso de 15% de resíduo de borracha em
substituição ao convencional, as propriedades mecânicas
ficam comprometidas;
- Tem-se a fragilidade de ruptura menor em concretos
com agregado de borracha devido a sua característica de
absorver energia.
Karahan et
al., 2012
Estudar as principais
propriedades no estado fresco
e endurecido de CAA
modificado com pó de
borracha, por meio da
avaliação da durabilidade dos
concretos confeccionados.
Substituiu-se em 0, 10, 20 e 30% a areia fina pelo pó de
borracha e, fixou-se: a) relação água/cimento: 0,32, b)
consumo de cimento: 375 kg/m3, c) consumo de escória: 125
kg/m3 e, d) 50% de agregado graúdo. Realizaram-se testes de
espalhamento, fluidez, compressão, flexão, porosidade,
absorção de água e permeabilidade de cloretos.
- Devido à superfície rugosa da borracha, há uma melhora no efeito de coesão das misturas de concreto,
evitando assim o fenômeno de segregação;
- Os valores obtidos no teste de habilidade passante mostram que para porcentagens de utilização de
borracha acima de 20%, compromete a classificação dos concretos como auto adensáveis;
- Houve um aumento nos valores de porosidade e absorção de água nos CAA com maior porcentagem de
borracha devido à tendência de agregados de borracha em prenderem ar em suas superfícies ásperas por
causa da sua natureza não polar e/ou hidrofóbica.
- CAA com altas porcentagens de borracha apresentam
menores capacidade de espalhamento e fluidez;
- O pó de borracha acaba diminuindo a resistência
mecânica dos concretos e aumentando a porosidade,
absorção de água e permeabilidade de cloretos;
- Recomenda-se utilizar, no máximo, 20% de borracha
em substituição ao agregado convencional e, ainda, fazer
um pré-tratamento do mesmo.
Najim et al.,
2012
Avaliar a influência de
diferentes granulometrias de
resíduo de borracha em CAA.
As combinações de substituição das granulometrias de
resíduos de borracha foram de 5, 10 e 15% - como agregado
miúdo, graúdo e misto. Realizaram-se testes de espalhamento,
fluidez, compressão, flexão e módulo de elasticidade.
- Quanto à resistência à compressão e à tração, os CAA com borracha apresentaram queda neste ensaio.
Isto se deve ao fato do aumento da porosidade e baixa interação entre agregado e matriz de cimento;
- Os concretos que combinaram dois tipos de granulometrias apresentaram melhores resultados de
resistência (melhor empacotamento);
- A borracha oferece melhorias mensuráveis em pré-microfissuras de tensão e reduz o encolhimento de
craqueamento, ou seja, são capazes de absorver mais energia.
- Recomenda-se combinar duas granulometrias de
borracha na produção de CAA;
- CAA com borracha apresentam melhorias
consideráveis nà resistência à flexão, que é importante
no melhoramento da absorção de energia e
comportamento dúctil.
Rahman et
al., 2012
Entender as principais
propriedades mecânicas e
dinâmicas de CAA
modificado com resíduo de
borracha sem adição mineral.
Realizaram-se testes de espalhamento, fluidez, compressão,
flexão, razão de Poisson e módulo de elasticidade.
- Devido à superfície rugosa da borracha, há uma melhora no efeito de coesão das misturas de concreto,
evitando assim o fenômeno de segregação, porém tendem a perder mais rapidamente a trabalhabilidade;
- Observou-se uma queda na resistência à compressão nos CAA com borracha, porém, verificou-se ainda
que, o SP interfere nos resultados nas primeiras idades;
- Os valores de Poisson para os CAA com borracha foram ligeiramente maiores que os de referência.
- A borracha representa uma queda em relação à
resistência à compressão e módulo de elasticidade, sendo
que o SP interfere nos resultados nas primeiras idades;
- Em termos de razão de Poisson, CAA com borracha
tenderam a exibir valores marginalmente mais elevados,
indicando mais flexibilidade da mistura.
Ganesan et
al., 2013
Estudar CAA com diferentes
porcentagens de substituição
do agregado miúdo pela
borracha triturada tratada e
fibras de aço.
As porcentagens de substituições foram a) areia pela borracha:
15 e 20% e, b) areia pelas fibras de aço: 0,5 e 0,75%. Realizou-
se um pré-tratamento da borracha com polímeros sintéticos
hidrossolúveis para evitar a perda excessiva de resistência das
peças de concreto. Realizaram-se testes de espalhamento,
fluidez, resistência à fadiga e tração.
- Houve uma melhora significativa com o uso da borracha e fibra de aço quanto às resistências estatísticas,
pois ocorre uma melhor capacidade de transporte de carga de tração com o uso desses materiais;
- Observou-se que para os traços com 15% de borracha e 0,75% de fibra aço houve um ganho de
resistência a fadiga, porém reduzindo sua sensibilidade quando alterados os níveis de estresse.
- O pré-tratamento da borracha mostrou-se eficaz para
respostas mecânicas;
- CAA com adições de borracha e fibras de aço resistem
melhor a compressões de tração e fadiga.
Yung et al.,
2013
Avaliar as propriedades
mecânicas e de durabilidade
de CAA com diferentes
granulometrias de pó de
borracha.
Foram realizadas combinações de substituição de: 0, 5, 10, 15
e 20% (agregado miúdo) – usando uma combinação de cada
granulometria e posteriormente as duas em conjunto.
Realizaram-se os ensaios de compressão, ultrassom,
encolhimento, resistividade elétrica e ataque de sulfatos.
- O resultado de resistência à compressão com adição de 5% de 0,6 mm de pó de borracha, apresentou
acréscimo aos 91 dias, devido à formação de hidratos;
- Os pulsos de ultrassom para os CAA com borracha foram menores que o controle devido a maior
quantidade de vazios, ou seja, o pulso eletrônico perde velocidade;
- A borracha em pó, cujo módulo de elasticidade é menor que o convencional, tem menor capacidade de
deformação, portanto, a sua contração foi maior do que o concreto convencional;
- Quanto à resistência elétrica, houve um aumento à medida que mais pó de borracha foi adicionado, isto
porque se trata de um material anticorrosivo e de boa durabilidade;
- As propriedades anti-corrosão de sulfato de concreto com pó de borracha, que passaram pela 0,6 mm, a
um nível de adição de 5%, foram os melhores.
- CAA com 5% de pó de borracha com 0,6 mm mostrou-
se o mais eficiente quanto à resistência à compressão;
- Os pulsos de ultrassom para os CAA com borracha
foram menores que o controle devido a maior quantidade
de vazios;
- Os índices de encolhimento e resistência elétrica dos
concretos com borracha são maiores que aqueles com
agregado convencional.
Khalil et al.,
2015
Estudar as propriedades
mecânicas, principalmente
quanto ao impacto, de CAA
com diferentes porcentagens
de borracha.
Substituiu-se em 0, 10, 20, 30% e 40% a areia fina pelo pó de
borracha e, realizaram-se testes de espalhamento, fluidez,
compressão, flexão, módulo de elasticidade e resistência ao
impacto.
- Com o aumento do teor de borracha nos CAA, observou-se um decréscimo na trabalhabilidade e fluidez;
- Quanto maior o teor de borracha, mais elevada é a capacidade para resistir a golpes e, assim, há a
tendência mais elevada para absorver energia, principalmente com 30% de pó de borracha na mistura.
- CAA com altas porcentagens de borracha apresentam
menores capacidade de espalhamento e fluidez;
- Substituições de borracha acima de 30% não são
recomendadas;
- Houve um acréscimo de resistência ao impacto em
CAA com pó de borracha.
LEGENDA:
Destaque dos pontos importantes/interessantes de cada artigo
CAA = Concreto auto adensável
CLAA = Concreto leve auto adensável
SP = Superplastificante
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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produced with expanded clay aggregate. Construction and Building Materials, v. 35, p. 1013–
1022, 2012.
GANESAN, N.; BHARATI RAJ, J.; SHASHIKALA, A. P. Flexural fatigue behavior of self-
compacting rubberized concrete. Construction and Building Materials, v. 44, p. 7–14, 2013.
GESOGLU, M. et al. Shear thickening intensity of self-compacting concretes containing
rounded lightweight aggregates. Construction and Building Materials, v. 79, p. 40–47, 2015.
GESOLU, M.; GUNEYISI, E. Permeability properties of self-compacting rubberized
concretes. Construction and Building Materials, v. 25, n. 8, p. 3319–3326, 2011.
GOPI, R. et al. Light expanded clay aggregate and fly ash aggregate as self-curing agents in
self-compacting concrete. Asian Journal of Civil Engineering, v. 16, n. 7, p. 1025–1035, 2015.
GUNEYISI, E.; GESOGLU, M.; BOOYA, E. Fresh properties of self-compacting cold bonded
fly ash lightweight aggregate concrete with different mineral admixtures. Materials and
Structures, v. 74, p. 17–24, 2015.
JURADIN, S.; BALOEVI, G.; HARAPIN, A. Experimental testing of the effects of fine
particles on the properties of the self-compacting lightweight concrete. Advances in Materials
Science and Engineering, 2012.
KHALIL, E.; ABD-ELMOHSEN, M.; ANWAR, A. M. Impact Resistance of Rubberized Self-
Compacting Concrete. Water Science, v. 29, n. 1, p. 45–53, 2015.
KWASNY, J. et al. Influence of the Type of Coarse Lightweight Aggregate on Properties of
Semi‐Lightweight Self‐Consolidating Concrete. Journal of Materials in Civil Engineering,
December, p. 455, 2012.
LOTFY, A.; HOSSAIN, K. M. A.; LACHEMI, M. Lightweight Self-consolidating Concrete
with Expanded Shale Aggregates: Modelling and Optimization. International Journal of
Concrete Structures and Materials, v. 9, n. 2, p. 185–206, 2015.
NAJIM, K. B.; HALL, M. R. Mechanical and dynamic properties of self-compacting crumb
rubber modified concrete. Construction and Building Materials, v. 27, n. 1, p. 521–530, 2012.
KARAHAN, O. et al. Fresh, Mechanical, Transport and Durability Properties of Self-
Consolidating Rubberized Concrete. ACI Materials Journal, v. 109, 2013.
RAHMAN, M. M.; USMAN, M.; AL-GHALIB, A. A. Fundamental properties of rubber
modified self-compacting concrete (RMSCC). Construction and Building Materials, v. 36, p.
630–637, 2012.
RAJ, B.; GANESAN, N.; SHASHIKALA, A. P. Engineering properties of self-compacting
rubberized concrete. Journal of Reinforced Plastics and Composites, v. 30, n. 23, p. 1923–
1930, 2011.
YUNG, W. H.; YUNG, L. C.; HUA, L. H. A study of the durability properties of waste tire
rubber applied to self-compacting concrete. Construction and Building Materials, v. 41, p.
665–672, 2013.
6. APÊNDICE
Os strings de busca utilizados nesta pesquisa foram: (1) self-compacting concrete with
expanded clay AND (2) rubberized self-compacting concrete OR self-compacting concrete with
rubber. Os critérios de seleção foram: a) artigos internacionais de relevância e, b) artigos
recentes (publicados a partir de 2011). As bases de dados consultadas foram Portal de
Periódicos da CAPES e Web of Science. A Figura 2 ilustra o diagrama PRISMA obtido após a
estratégia de busca descrita anteriormente.
Figura 2. Diagrama PRISMA.
Records identified through
database searching
(n = 34)
Scre
enin
g In
clu
ded
El
igib
ility
Id
enti
fica
tio
n
Additional records identified
through other sources
(n = 27)
Records after duplicates removed
(n = 10)
Records screened
(n = 51)
Records excluded
(n = 24) baixa relevância; não estão em
revistas de impacto; fogem da temática.
Full-text articles assessed
for eligibility
(n = 24)
Full-text articles excluded, with reasons
(n = 4) uso de outros agregados; (n = 2) uso de
ensaios não-normativos; (n = 2) caracterização
apenas do CAA; (1) falta de informações
importantes.
Studies included in
qualitative synthesis
(n = 0)
Studies included in
quantitative synthesis
(meta-analysis)
(n = 15)