1. INTRODUÇÃO

            O concreto leve de alto desempenho (CLAD) é hoje um material de construção consagrado em todo o mundo nos mais diversos tipos de construções, como plataformas marítimas flutuantes, pontes e edifícios pré- fabricados. Além da redução da massa específica, o CLAD apresenta outras vantagens, como maior isolamento térmico e acústico, maior resistência ao fogo e alta resistência ao gelo e degelo. A intenção principal desse artigo é apresentar o atual estágio de desenvolvimento desse material em diversos países, através da análise de obras e pesquisas recentes, assim como da normalização existente para projeto e produção.

                Nos últimos anos algumas pesquisas foram realizadas com o intuito de otimizar ainda mais algumas propriedades dos concretos de alto desempenho (CAD). Dentre elas, uma linha de estudo se destaca, a união das características otimizadas do CAD com a baixa massa específica dos concretos leves estruturais (CLE), obtendo-se assim o chamado concreto leve de alto desempenho (CLAD). Pesquisas recentes têm demonstrado a possibilidade de produzir concretos com massa específica abaixo de 2000 kg/m3 e resistência à compressão acima de 80 MPa (ZHANG e GJfRV, 1991a; HOLM e BREMNER, 1994; AGNESINI e GOMES NETO, 1998; HAQUE e AL-KHAIAT, 1999; ROSSIGNOLO et al., 2000; ROSSIGNOLO e AGNESINI, 2002; ROSSIGNOLO et al., 2003). O CLAD é hoje um material de construção consagrado em todo o mundo nos mais diversos tipos de construções, como plataformas marítimas flutuantes, pontes e edifícios pré-fabricados.

Atualmente, o CLAD é definido através de um parâmetro que relaciona resistência à compressão e massa específica seca do material. Essa relação, apresentada na equação 1, é denominada de fator de eficiência (HOLM e BREMNER, 1994). Segundo essa relação, é considerado como concreto leve de alto desempenho um concreto com fator de eficiência acima de 25 MPa.dm³/kg.

 Fator de eficiência = fc / g (MPa.dm3 /kg) (1)

Onde: fc = resistência à compressão (MPa)

g = massa específica seca do concreto (kg/dm3 )

2. DESENVOLVIMENTO HISTÓRICO

Mesmo havendo registros da utilização de agregados leves (pedra pomes) nas construções dos Gregos e Romanos, há mais do 2000 anos, como por exemplo a cúpula do Pantheon, em Roma, de 44 m de diâmetro, as primeiras aplicações estruturais dos concretos leves ocorreram no início do século passado. A primeira utilização de concretos de alta resistência com agregados leves artificiais ocorreu durante a Primeira Guerra Mundial, quando a American Emergency Fleet Building Corporation construiu embarcações com concreto leve com resistência à compressão de 35 MPa e massa específica em torno de 1700 kg/m3 , utilizando folhelho expandido, enquanto os valores usuais de resistência à compressão dos concretos com massa específica normal na época era de 15 MPa. Um exemplo dessas embarcações é o navio Norte-Americano USS Selma, construído em 1919 com concreto com resistência à compressão de 35 MPa e massa específica de 1600 kg/m3 (fator de eficiência de 22 MPa.dm3 /kg).

Durante a Segunda Guerra Mundial foram construídos 105 navios com concreto leve, permitindo uma grande economia de chapas de aço. Após a Segunda Guerra Mundial houve um considerável aumento dos estudos e aplicações do CLE para execução de estruturas de edifícios, tabuleiros de pontes e elementos pré-moldados.

A partir da década de 50, diversos edifícios de múltiplos andares foram construídos com concreto leve, tais como Australia Squer Tower (Austrália) em 1967 (Figura 1a), Park Regis (Austrália) em 1968 (Figura 1b), Standart Bank (África do Sul) em 1970 (Figura 1c) e o BMW Building (Alemanha) em 1972 (Figura 1d). (a) (b) (c) (d) Figura 1. Edifícios de múltiplos andares executados com CLAD.

Figura 1. Edifícios de múltiplos andares executados com CLAD.

Mesmo com o aumento da utilização do CLAD na construção civil após a década 50, até 1980 a grande maioria dos estudos e utilizações ocorriam com concretos de alta resistência com massa específica normal. Neste período poucos estudos sobre CLAD foram realizados, entretanto, estes estudos já apresentavam concretos leves com resistência à compressão acima de 60 MPa e com massa específica em torno de 2000 kg/m3 , demonstrando assim o grande potencial desse material. A partir de 1980, com o rápido desenvolvimento da tecnologia dos concretos, tornou-se mais fácil a obtenção de concretos com altas resistências mecânicas e alta durabilidade. Esse desenvolvimento de tecnologia e de novos materiais componentes também foram aplicados aos concretos leves estruturais, aumentando ainda mais o potencial de utilização desse material na construção civil.

3. PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE DE ALTO DESEMPENHO

3.1. Agregados Leves para CLAD

Nos concretos com agregados leves a resistência mecânica normalmente é governada pela resistência do agregado leve, uma vez que a resistência do agregado é geralmente menor que a resistência da matriz de cimento e da interface agregado/matriz. Além disso, a forma e a textura dos agregados leves influenciam indiretamente na resistência mecânica do concreto, em função da quantidade de água necessária para a obtenção da trabalhabilidade desejada. No caso dos agregados leves artificiais, a textura e a forma das partículas dependem do processo de fabricação.

Em função de sua estrutura porosa, os agregados leves apresentam grande potencial de absorção de água, que afeta diretamente a trabalhabilidade do concreto no estado fresco (relação a/c efetiva), assim como algumas propriedades no estado endurecido, como resistência mecânica e massa específica.

3.2.  Resistência mecânica e massa específica do CLAD

A resistência à compressão e a massa específica são as propriedades mais importantes na caracterização dos concretos leves estruturais e estão diretamente relacionadas com o tipo de agregado utilizado. Além do tipo do agregado, essas propriedades estão relacionadas também com a granulometria, uma vez que a massa específica dos agregados leves é inversamente proporcional à sua dimensão. A relação entre a massa específica e a resistência à compressão dos concretos com agregados leves apresenta grande variabilidade de valores em função do tipo de agregado utilizado. As Figuras 2 e 3 apresentam as relações entre resistência à compressão e dimensão máxima característica do agregado e resistência à compressão e massa específica, respectivamente.

Figura 2. Relação entre resistência à compressão do concreto e dimensão máxima característica do agregado leve (EVANGELISTA et al.,1996)

É importante salientar que nos concretos leves estruturais existe um limitante de resistência à compressão, que varia em função da dosagem e do tipo de agregado leve, a partir da qual o aumento do consumo de cimento não ocasiona aumento de resistência mecânica, sendo assim considerado o limitante de viabilidade econômica desse material.

3. PRINCIPAIS APLICAÇÕES DO CLAD

O CLAD apresenta grande potencial econômico de utilização nas situações em que o peso próprio tem grande importância nas cargas permanentes da estrutura, como pontes, e quando haja necessidade de transporte da estrutura, como estruturas pré-fabricadas e plataformas marítimas. A maioria das aplicações de concreto leve em todo o mundo continua a ser na produção de elementos pré-fabricadas, considerando-se os menores custos de manuseio, transporte e montagem. O painel pré-fabricado é uma das aplicações mais utilizadas e mais econômicas dos concretos leves, com desempenho superior aos concretos normais (Figura 5).

Figura 3. Peças pré-fabricadas em concreto leve.

Além de altas resistências mecânicas e alta durabilidade, o uso dos concretos leves de alto desempenho apresenta vantagens especiais nas construções pré-fabricadas, em relação ao concreto com massa específica normal, tais como: redução dos custos de transporte; redução do tempo de montagem da estrutura de 25 a 50%; redução da armadura; redução da estrutura de fundação; e fácil perfuração e fixação.

Em pontes moldadas in-loco de grande comprimento, com a redução dos custos com fôrmas e escoramento, a redução de custo final da obra pode chegar a 10% com a utilização do CLAD. Com a utilização da tecnologia da pré-fabricação, este valor pode chegar a 20% do valor final da obra. O maior potencial flutuando do CLAD, em relação ao concreto com massa específica normal, é uma das principais razões para o uso desse material em plataformas e tanques marítimos flutuantes. Esse tipo de obra é mais comum em países como Noruega, Dinamarca e Japão.

Outra aplicação vantajosa do CLAD é em regiões com solo da baixa resistência. Estruturas de concreto leve com massa específica em torno de 1500 kg/m3 , apresentam redução do custo da fundação da ordem de 30%, comparadas as estruturas de concreto com massa específica normal. Além da redução de peso, o concreto leve apresenta outras vantagens indiretas, tais como: melhor resistência ao fogo; maior isolamento térmico e acústico; e alta resistência ao gelo e degelo.

Fonte: Rossignolo, J. A., Paulon. V. A., Agnesini, M. V. C, CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO COM AGREGADO LEVE, ENTECA 2003.

Para leitura do artigo completa: https://www.dec.uem.br/eventos/enteca_2003/Temas/tema4/076.PDF