Betão auto-compactável com agregados reciclados provenientes da indústria de pré-fabricação

Sara Sofia Marques de Almeida Santos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Orientadores

Prof. Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito

Prof. Doutor Pedro Miguel Soares Raposeiro da Silva

Junho 2016

JúriPresidente: Prof. Doutor Augusto Martins Gomes

Orientador: Prof. Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito

Vogal: Doutor Manuel Gomes Vieira

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Agradecimentos

A entrega desta dissertação constitui um marco muito importante na minha vida, tanto a nível académico como

pessoal. Ao longo de vários meses, desenvolvi este trabalho com o contributo de várias pessoas que, com o seu apoio

e incentivo, tornaram possível este momento e às quais desejo expressar o meu profundo e sincero agradecimento.

Ao Professor Doutor Jorge de Brito, orientador desta dissertação, expresso o meu sincero agradecimento pela

disponibilidade constante, pelo apoio e motivação nos momentos menos positivos, pelo seu rigor e exigência no

trabalho mas, acima de tudo, por me ter ajudado a acreditar mais em mim e nas minhas capacidades, algo que,

certamente, me irá acompanhar para o resto da vida.

Ao Professor Doutor Pedro Silva, co-orientador desta dissertação, por toda a ajuda prestada, disponibilidade

constante no esclarecimento de dúvidas e pela disponibilização de material indispensável à realização da

investigação.

Ao Engenheiro Tiago Barroqueiro, pelo seu imprescindível auxílio desde o início da investigação, tanto a nível de

trabalho experimental, como também na pesquisa bibliográfica e análise de resultados e, acima de tudo pela

amizade e disponibilidade constantes.

Aos técnicos dos Laboratórios de Construção do IST, Sr. Leonel Silva e Sr. João Lopes e ao técnico do

Laboratório de Materiais de Construção do ISEL, António Fernandes, pela sua importante ajuda prestada ao longo

de toda a campanha experimental.

Aos meus colegas investigadores do IST, Diogo Pedro, Miguel Bravo, Jorge Pontes e Sofia Real, com os quais

tive o prazer de partilhar o espaço de trabalho e que demonstraram sempre disponibilidade para ajudar.

À Fundação para a Ciência e a Tecnologia pelo financiamento do projecto.

À Engenheira Raquel Milho do ISEL, pela ajuda prestada na fase inicial desta investigação, que foi fundamental

para o “arranque” do trabalho e para a compreensão das tarefas a executar.

Ao Engenheiro Farinha dos Santos, da empresa Sika e à empresa Parapedra, pela generosa cedência de materiais

necessários à produção das misturas estudadas nesta dissertação.

Aos amigos e colegas que tive o prazer de conhecer no decorrer do meu percurso académico, em especial à

Cristina Marques (também pela ajuda na revisão do texto), Rita Contente, Rita Prazeres e Inês Vilela, pela grande

amizade, por estarem sempre presentes, nos bons e nos maus momentos, pelo apoio e motivação constantes e por

terem contribuído para o meu sucesso académico e desenvolvimento pessoal.

Ao Vítor, por todo o amor, apoio e compressão, mas especialmente pela motivação nos momentos mais difíceis,

não só durante o período de realização da dissertação, mas também ao longo de todo o meu percurso académico.

À minha família, em especial aos meus pais e irmãos, por todo o carinho e apoio incondicional que sempre me

deram ao longo de toda a minha vida e por me terem transmitido os valores que a regem e que fizeram de mim o

que sou hoje, obrigada.

Ao meu falecido avô, que garantiu sempre a melhor educação para os seus netos e que sei que gostaria de

presenciar este momento, com a esperança que, onde estiver, esteja orgulhoso de mim.

ii  

Acrónimos

  

AAC - Argamassa auto-compactável

AFN - Agregados finos naturais

AFR - Agregados finos reciclados

AFRB - Agregados finos reciclados de betão

AGN - Agregados grossos naturais

AGR - Agregados grossos reciclados

AGRB - Agregados grossos reciclados de betão

AN - Agregados naturais

AR - Agregados reciclados

AR PF - Agregados reciclados provenientes da pré-fabricação

ARB - Agregados reciclados de betão

BAC - Betão auto-compactável

BARB - Betão com agregados reciclados de betão

BC - Betão convencional

BO - Betão de origem

BR - Betão de referência, produzido sem agregados reciclados

CV - Cinzas volantes

FC - Fíler calcário

PF 45 - Família de betão com incorporação de agregados de 45 MPa provenientes da pré-fabricação

PF 65 - Família de betão com incorporação de agregados de 65 MPa provenientes da pré-fabricação

RCD - Resíduos de construção e demolição

Relação a/c - Relação água / cimento

Sp - Superplastificante

TP - Trituração primária

TS - Trituração secundária

iii  

Resumo

 Esta dissertação apresenta os resultados de uma campanha experimental desenvolvida com o intuito de avaliar a

influência da incorporação de agregados finos e grossos reciclados nas características do betão auto-compactável,

em termos de resistência mecânica, durabilidade e trabalhabilidade.

O principal objectivo foi o de proporcionar à indústria da pré-fabricação uma forma inovadora de escoamento e

valorização dos desperdícios por si gerados, minimizando o consumo de recursos naturais e, consequentemente,

diminuindo significativamente o impacte ambiental associado ao fabrico de betão.

Para este efeito, foram produzidas duas famílias de betão, que se distinguem pela resistência à compressão dos

betões de origem dos agregados reciclados (45 e 65 MPa), com as seguintes taxas de incorporação (AFR/AGR%):

25/25%; 50/50%; 0/100%; 100/0%.

Para avaliar a trabalhabilidade dos betões, foram realizados os seguintes ensaios em estado fresco: espalhamento

(com e sem anel J); escoamento no funil V e na caixa L; segregação no peneiro. Em estado endurecido, foram

realizados os seguintes ensaios (mecânicos e de durabilidade): massa volúmica; velocidade de propagação de

ultra-sons; resistência à compressão em cubos e em cilindros; resistência à tracção por compressão diametral;

módulo de elasticidade; resistência à abrasão; deformação por retracção e fluência; absorção de água por imersão e

capilaridade; permeabilidade ao oxigénio; resistividade eléctrica; resistência à penetração de cloretos e à carbonatação.

Os resultados mostram que os betões com incorporação de agregados reciclados manifestaram um desempenho

inferior ao dos betões de referência. No entanto, tendo em conta todas as propriedades estudadas, é possível

concluir que os agregados reciclados provenientes de elementos de betão pré-fabricados são de muito boa

qualidade e passíveis de serem incorporados no fabrico de betão auto-compactável, recomendando-se as taxas de

25/25% e 0/100% como limites.

Palavras-chave: betão auto-compactável; agregados finos reciclados de betão; agregados grossos reciclados de

betão; desempenho mecânico; durabilidade.

iv  

Abstract

 

This dissertation presents the results of an experimental campaign developed with the aim of evaluating the

influence of incorporation of fine and coarse recycled aggregates on the characteristics of self-compacting

concrete, in terms of mechanical strength, durability and workability.

The main objective was to provide the precast industry with an innovative way of disposal and recovery of self-

generated waste, minimizing the consumption of natural resources and, consequently, significantly reducing the

environmental impact associated with the manufacture of concrete.

For this purpose, two families of concrete were produced, which are told apart by the compressive strength of the

source concrete of the recycled aggregates (45 MPa and 65 MPa), with the following incorporation ratios

(FRA/CRA%): 25/25%; 50/50%; 0/100%; 100/0%.

To evaluate the concrete’s workability, the following tests were performed in the fresh state: slump flow (with and

without J-ring); V-funnel and L-box flow; sieve segregation. In the hardened state, the following tests (mechanical

and durability) were performed: density; ultrasonic pulse velocity; compressive strength in cubes and cylinders;

splitting tensile strength; modulus of elasticity; abrasion resistance; shrinkage and creep deformation; water

absorption by immersion and capillarity; oxygen permeability; chloride penetration resistance; electrical

resistivity; and carbonation resistance.

The results show that concrete mixes with incorporation of recycled aggregates showed worse performance than

the reference mixes. However, taking all studied properties into account, it is possible to conclude that recycled

aggregates from precast concrete elements have very good quality and can be incorporated in the production of

self-compacting concrete, at ratios of 25/25% and 0/100% as recommended limits.

Key-words: self-compacting concrete; fine recycled concrete aggregates; coarse recycled concrete aggregates;

mechanical performance; durability.

 

v  

Índice geral

1  Introdução ........................................................................................................................................................ 1 

1.1  Considerações gerais ................................................................................................................................ 1 1.2  Objectivos ................................................................................................................................................. 2 1.3  Metodologia e organização da dissertação................................................................................................ 3 

2  Estado da Arte ................................................................................................................................................. 5 

2.1  Introdução ................................................................................................................................................. 5 2.2  Betão auto-compactável ............................................................................................................................ 5 

2.2.1  Materiais constituintes do BAC ............................................................................................................ 5 2.2.2  Propriedades do BAC no estado fresco ................................................................................................ 6 2.2.3  Metodologia de cálculo de amassaduras .............................................................................................. 6 

2.3  Propriedades dos agregados reciclados de betão (ARB) ........................................................................... 7 2.3.1  Método de trituração ............................................................................................................................ 8 2.3.2  Absorção de água ................................................................................................................................. 8 2.3.3  Massa volúmica .................................................................................................................................... 8 

2.4  BAC com incorporação de AR ................................................................................................................. 8 2.4.1  Descrição geral das campanhas experimentais ..................................................................................... 8 2.4.2  Propriedades do BAC no estado fresco .............................................................................................. 11 

2.4.2.1  Fluidez ....................................................................................................................................................... 11 2.4.2.2  Viscosidade e capacidade de enchimento .................................................................................................. 12 2.4.2.3  Capacidade de escoamento através de espaços confinados ........................................................................ 12 2.4.2.4  Resistência à segregação ............................................................................................................................ 13 2.4.2.5  Capacidade de passagem através de espaços estreitos ............................................................................... 14 

2.4.3  Propriedades do BAC no estado endurecido ...................................................................................... 14 2.4.3.1  Massa volúmica ......................................................................................................................................... 14 2.4.3.2  Velocidade de propagação de ultra-sons .................................................................................................... 15 2.4.3.3  Resistência à compressão ........................................................................................................................... 16 2.4.3.4  Resistência à tracção por compressão diametral ........................................................................................ 17 2.4.3.5  Resistência à tracção por flexão ................................................................................................................. 17 2.4.3.6  Módulo de elasticidade .............................................................................................................................. 18 2.4.3.7  Permeabilidade ao oxigénio ....................................................................................................................... 18 2.4.3.8  Absorção de água por capilaridade ............................................................................................................ 18 2.4.3.9  Absorção de água por imersão ................................................................................................................... 19 2.4.3.10  Resistência à penetração de cloretos .......................................................................................................... 19 2.4.3.11  Retracção ................................................................................................................................................... 20 

2.5  Conclusões .............................................................................................................................................. 21 

3  Campanha experimental ............................................................................................................................... 25 

3.1  Introdução ............................................................................................................................................... 25 3.2  Planeamento da campanha experimental ................................................................................................ 25 

3.2.1  Fase 1 ................................................................................................................................................. 25 3.2.2  Fase 2 ................................................................................................................................................. 26 3.2.3  Fase 3 ................................................................................................................................................. 27 3.2.4  Fase 4 ................................................................................................................................................. 27 

3.3  Formulação das misturas ........................................................................................................................ 28 3.3.1  Argamassas......................................................................................................................................... 28 3.3.2  Betões ................................................................................................................................................. 29 

3.4  Processo de produção ............................................................................................................................. 29 3.5  Ensaios aos agregados ............................................................................................................................ 30 

3.5.1  Análise granulométrica ....................................................................................................................... 30 3.5.2  Massa volúmica e absorção de água ................................................................................................... 31 

3.5.2.1  Agregados naturais (AN) e agregados grossos reciclados (AGR) .............................................................. 31 3.5.2.2  Agregados finos reciclados (AFR) ............................................................................................................. 32 

vi  

3.5.3  Teor de finos pelo método do equivalente de areia ............................................................................ 33 3.5.4  Baridade ............................................................................................................................................. 34 3.5.5  Resistência à fragmentação ................................................................................................................ 35 3.5.6  Índice de forma ................................................................................................................................... 35 

3.6  Ensaios às argamassas ............................................................................................................................ 36 3.6.1  Estado fresco ...................................................................................................................................... 36 

3.6.1.1  Ensaio de espalhamento no mini cone ....................................................................................................... 36 3.6.1.2  Ensaio de escoamento no mini funil V ...................................................................................................... 37 

3.6.2  Estado endurecido .............................................................................................................................. 38 3.6.2.1  Resistência à flexão ................................................................................................................................... 38 3.6.2.2  Resistência à compressão ........................................................................................................................... 38 

3.7  Ensaios aos betões .................................................................................................................................. 39 3.7.1  Estado fresco ...................................................................................................................................... 39 

3.7.1.1  Ensaio de espalhamento ............................................................................................................................. 39 3.7.1.2  Ensaio de escoamento no funil V ............................................................................................................... 40 3.7.1.3  Ensaio de escoamento na caixa L .............................................................................................................. 40 3.7.1.4  Ensaio de segregação no peneiro ............................................................................................................... 41 3.7.1.5  Ensaio de espalhamento no anel J .............................................................................................................. 41 

3.7.2  Estado endurecido (ensaios mecânicos) ............................................................................................. 42 3.7.2.1  Massa volúmica e velocidade de propagação de ultra-sons ....................................................................... 42 3.7.2.2  Resistência à compressão em cubos e em cilindros ................................................................................... 43 3.7.2.3  Resistência à tracção por compressão diametral ........................................................................................ 44 3.7.2.4  Módulo de elasticidade .............................................................................................................................. 44 3.7.2.5  Resistência à abrasão ................................................................................................................................. 45 3.7.2.6  Deformação por retracção .......................................................................................................................... 46 3.7.2.7  Deformação por fluência ........................................................................................................................... 47 

3.7.3  Estado endurecido (ensaios de durabilidade) ..................................................................................... 48 3.7.3.1  Permeabilidade ao oxigénio ....................................................................................................................... 48 3.7.3.2  Absorção de água por capilaridade ............................................................................................................ 49 3.7.3.3  Absorção de água por imersão ................................................................................................................... 50 3.7.3.4  Resistividade eléctrica ............................................................................................................................... 50 3.7.3.5  Resistência à penetração de cloretos .......................................................................................................... 51 3.7.3.6  Resistência à carbonatação ........................................................................................................................ 52 

4  Apresentação e análise dos resultados ......................................................................................................... 55 

4.1  Introdução ............................................................................................................................................... 55 4.2  Propriedades dos agregados .................................................................................................................... 55 

4.2.1  Análise granulométrica ....................................................................................................................... 55 4.2.2  Massa volúmica e absorção de água ................................................................................................... 56 4.2.3  Teor de finos pelo método do equivalente de areia ............................................................................ 57 4.2.4  Baridade e índice de vazios ................................................................................................................ 58 4.2.5  Resistência à fragmentação ................................................................................................................ 58 4.2.6  Índice de forma ................................................................................................................................... 59 

4.3  Propriedades das argamassas .................................................................................................................. 59 4.3.1  Estado fresco ...................................................................................................................................... 59 4.3.2  Estado endurecido .............................................................................................................................. 61 

4.3.2.1  Resistência à flexão ................................................................................................................................... 61 4.3.2.2  Resistência à compressão ........................................................................................................................... 62 4.3.2.3  Comentário aos resultados ......................................................................................................................... 63 

4.4  Propriedades do betão no estado fresco .................................................................................................. 63 4.4.1  Ensaio de espalhamento ..................................................................................................................... 64 4.4.2  Ensaio de escoamento no funil V ....................................................................................................... 64 4.4.3  Ensaio de escoamento na caixa L ....................................................................................................... 65 4.4.4  Ensaio de segregação no peneiro ........................................................................................................ 65 4.4.5  Ensaio de espalhamento no anel J ...................................................................................................... 66 

4.5  Propriedades do betão no estado endurecido .......................................................................................... 67 

vii  

4.5.1  Propriedades em termos mecânicos .................................................................................................... 67 4.5.1.1  Massa volúmica ......................................................................................................................................... 67 4.5.1.2  Resistência à compressão em cubos ........................................................................................................... 68 4.5.1.3  Resistência à compressão em cilindros ...................................................................................................... 70 4.5.1.4  Resistência à tracção por compressão diametral ........................................................................................ 73 4.5.1.5  Módulo de elasticidade .............................................................................................................................. 75 4.5.1.6  Velocidade de propagação de ultra-sons .................................................................................................... 77 4.5.1.7  Resistência à abrasão ................................................................................................................................. 78 4.5.1.8  Deformação por retracção .......................................................................................................................... 79 4.5.1.9  Deformação por fluência ........................................................................................................................... 81 

4.5.2  Propriedades em termos de durabilidade ............................................................................................ 83 4.5.2.1  Absorção de água por imersão ................................................................................................................... 83 4.5.2.2  Absorção de água por capilaridade ............................................................................................................ 84 4.5.2.3  Permeabilidade ao oxigénio ....................................................................................................................... 86 4.5.2.4  Resistência à penetração de cloretos .......................................................................................................... 87 4.5.2.5  Resistividade eléctrica ............................................................................................................................... 89 4.5.2.6  Resistência à carbonatação ........................................................................................................................ 90 

4.6  Conclusões .............................................................................................................................................. 92 4.6.1  Propriedades dos agregados ............................................................................................................... 92 4.6.2  Propriedades do betão no estado fresco .............................................................................................. 93 4.6.3  Propriedades do betão no estado endurecido ...................................................................................... 93 

5  Conclusões ...................................................................................................................................................... 97 

5.1  Considerações finais ............................................................................................................................... 97 5.2  Conclusões gerais ................................................................................................................................... 97 5.3  Propostas de desenvolvimento futuro ................................................................................................... 101 

6  Referências bibliográficas ........................................................................................................................... 103 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

viii  

Anexos

A. Acerto dos parâmetros Vw/Vp e Sp/p% das argamassas de referência

B. Formulação das misturas

C. Ensaios aos agregados

D. Ensaios ao betão no estado fresco

E. Resultados obtidos no ensaio de massa volúmica

F. Resultados obtidos no ensaio de resistência à compressão em cubos

G. Resultados obtidos no ensaio de resistência à compressão em cilindros

H. Resultados obtidos no ensaio de resistência à tracção por compressão diametral

I. Resultados obtidos no ensaio de módulo de elasticidade

J. Resultados obtidos no ensaio de velocidade de propagação de ultra-sons

K. Resultados obtidos no ensaio de resistência à abrasão

L. Resultados obtidos no ensaio de deformação por retracção

M. Resultados obtidos no ensaio de deformação por fluência

N. Resultados obtidos no ensaio de absorção de água por imersão

O. Resultados obtidos no ensaio de absorção de água por capilaridade

P. Resultados obtidos no ensaio de permeabilidade ao oxigénio

Q. Resultados obtidos no ensaio de resistência à penetração de cloretos

R. Resultados obtidos no ensaio de resistividade eléctrica

S. Resultados obtidos no ensaio de resistência à carbonatação

ix  

Índice de tabelas

Tabela 2.1 - Resumo qualitativo dos diferentes materiais usados na produção do BAC ............................................................. 10 Tabela 2.2 - Influência dos AGR e AFR no desempenho de BAC (estado fresco) em diferentes investigações ......................... 22 Tabela 2.3 - Influência dos AGR e AFR no desempenho de BAC (estado endurecido) em diferentes investigações

(propriedades mecânicas avaliadas aos 28 dias de idade do BAC) .............................................................................................. 23 Tabela 2.4 - Influência dos AGR e AFR no desempenho de BAC (estado endurecido) em diferentes investigações

(propriedades de durabilidade avaliadas aos 28 dias de idade do BAC) ...................................................................................... 23 Tabela 3.1 - Ensaios aos agregados ............................................................................................................................................. 26 Tabela 3.2 - Ensaios às argamassas no estado fresco ................................................................................................................... 26 Tabela 3.3 - Ensaios às argamassas no estado endurecido ........................................................................................................... 27 Tabela 3.4 - Ensaios ao betão no estado fresco ............................................................................................................................ 27 Tabela 3.5 - Ensaios ao betão no estado endurecido .................................................................................................................... 28 Tabela 3.6 - Características requeridas ao BAC e respectivos ensaios ........................................................................................ 39 Tabela 3.7 - Quadro-resumo do n.º de provetes ensaiados por ensaio ......................................................................................... 53 Tabela 4.1 - Análise granulométrica dos agregados naturais ....................................................................................................... 56 Tabela 4.2 - Massa volúmica e absorção dos agregados .............................................................................................................. 57 Tabela 4.3 - Massas volúmicas de AFRB em diversas investigações .......................................................................................... 57 Tabela 4.4 - Massas volúmicas de AFRB em diversas investigações .......................................................................................... 58 Tabela 4.5 - Baridade e índice de vazios dos agregados .............................................................................................................. 58 Tabela 4.6 - Desgaste de Los Angeles dos AGN e AGR ............................................................................................................. 58 Tabela 4.7 - Índice de forma dos AGN e AGR ............................................................................................................................ 59 Tabela 4.8 - Resultados dos ensaios ao estado fresco da família de 65 MPa ............................................................................... 59 Tabela 4.9 - Resultados dos ensaios ao estado fresco da família de 45 MPa ............................................................................... 60 Tabela 4.10 - Resultados do ensaio de flexão da família de 65 MPa ........................................................................................... 61 Tabela 4.11 - Resultados do ensaio de flexão da família de 45 MPa ........................................................................................... 61 Tabela 4.12 - Resultados do ensaio de compressão da família de 65 MPa .................................................................................. 62 Tabela 4.13 - Resultados do ensaio de compressão da família de 45 MPa .................................................................................. 62 Tabela 4.14 - Massa volúmica aos 7, 28 e 91 dias (PF 65) .......................................................................................................... 68 Tabela 4.15 - Massa volúmica aos 7, 28 e 91 dias (PF 45) .......................................................................................................... 68 Tabela 4.16 - Resistência à compressão em cubos aos 7, 28 e 91 dias (PF 65) ........................................................................... 69 Tabela 4.17 - Resistência à compressão em cubos aos 7, 28 e 91 dias (PF 45) ........................................................................... 69 Tabela 4.18 - Resistência à compressão em cilindros aos 28 e 91 dias (PF 65) ........................................................................... 70 Tabela 4.19 - Resistência à compressão em cilindros aos 28 e 91 dias (PF 45) ........................................................................... 71 Tabela 4.20 - Relações das resistências obtidas aos 28 e 91 dias em cubos e cilindros (PF 65) .................................................. 71 Tabela 4.21 - Relações das resistências obtidas aos 28 e 91 dias em cubos e cilindros (PF 45) .................................................. 72 Tabela 4.22 - Classes de resistência à compressão de acordo com a norma NP EN 206-1 (2007) (PF 65) ................................. 72 Tabela 4.23 - Classes de resistência à compressão de acordo com a norma NP EN 206-1 (2007) (PF 45) ................................. 73 Tabela 4.24 - Resistência à tracção por compressão diametral aos 28 e 91 dias (PF 65) ............................................................. 73 Tabela 4.25 - Resistência à tracção por compressão diametral aos 28 e 91 dias (PF 45) ............................................................. 73 Tabela 4.26 - Relação entre a resistência à compressão e à tracção, de acordo com o EC2 (2008), aos 28 e 91 dias (PF 65) ..... 75 Tabela 4.27 - Relação entre a resistência à compressão e à tracção, de acordo com o EC2 (2008), aos 28 e 91 dias (PF 45) ..... 75 Tabela 4.28 - Módulo de elasticidade aos 28 e 91 dias (PF 65) ................................................................................................... 75 Tabela 4.29 - Módulo de elasticidade aos 28 e 91 dias (PF 45) ................................................................................................... 76 Tabela 4.30 - Relação entre a resistência à compressão e o módulo de elasticidade, de acordo com o EC2 (2008), aos 28 e 91

dias (PF 65) ................................................................................................................................................................................. 76 

x  

Tabela 4.31 - Velocidade de propagação de ultra-sons aos 28 e 91 dias (PF 65) ........................................................................ 77 Tabela 4.32 - Velocidade de propagação de ultra-sons aos 28 e 91 dias (PF 45) ........................................................................ 77 Tabela 4.33 - Resultados do ensaio de abrasão aos 91 dias (PF 65) ............................................................................................ 78 Tabela 4.34 - Resultados do ensaio de abrasão aos 91 dias (PF 45) ............................................................................................ 79 Tabela 4.35 - Deformações por retracção aos 28, 91 e 182 dias (PF 65) ..................................................................................... 79 Tabela 4.36 - Deformações por retracção aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) ..................................................................................... 80 Tabela 4.37 - Resultados do ensaio da fluência aos 91 dias (PF 65) ............................................................................................ 81 Tabela 4.38 - Coeficiente de fluência aos 91 dias (PF 65) ........................................................................................................... 82 Tabela 4.39 - Absorção de água por imersão (PF 65) .................................................................................................................. 83 Tabela 4.40 - Absorção de água por imersão (PF 45) .................................................................................................................. 83 Tabela 4.41 - Absorção de água por capilaridade às 72 h (PF 65) ............................................................................................... 85 Tabela 4.42 - Absorção de água por capilaridade às 72 h (PF 45) ............................................................................................... 85 Tabela 4.43 - Permeabilidade ao oxigénio (PF 65) ...................................................................................................................... 86 Tabela 4.44 - Permeabilidade ao oxigénio (PF 45) ...................................................................................................................... 86 Tabela 4.45 - Resultados do ensaio de resistência à penetração de cloretos (PF 65) ................................................................... 87 Tabela 4.46 - Resultados do ensaio de resistência à penetração de cloretos (PF 45) ................................................................... 88 Tabela 4.47 - Resistividade eléctrica aos 28, 91 e 182 dias (PF 65) ............................................................................................ 89 Tabela 4.48 - Resistividade eléctrica aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) ............................................................................................ 89 Tabela 4.49 - Resultados do ensaio de carbonatação aos 7, 56, 28, 91 e 182 dias (PF 65) .......................................................... 90 Tabela 4.50 - Resultados do ensaio de carbonatação aos 7, 56, 28, 91 e 182 dias (PF 45) .......................................................... 90 Tabela 4.51 - Coeficientes de carbonatação (PF 65) .................................................................................................................... 91 Tabela 4.52 - Coeficientes de carbonatação (PF 45) .................................................................................................................... 91 Tabela 5.1 - Resultados obtidos nas propriedades dos agregados (naturais e reciclados) ............................................................ 98 Tabela 5.2 - Resumo dos resultados dos ensaios ao BAC em estado endurecido, aos 28 dias (PF 65) ........................................ 99 Tabela 5.3 - Resumo dos resultados dos ensaios ao BAC em estado endurecido, aos 28 dias (PF 45) ........................................ 99 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi  

Índice de figuras

Figura 2.1 - Comparação dos resultados do ensaio de espalhamento (diâmetro de espalhamento) .................................................................. 11 Figura 2.2 - Comparação dos resultados do ensaio de escoamento no funil V (tempo de funil) ...................................................................... 12 Figura 2.3 - Comparação dos resultados do ensaio de escoamento na caixa L (índice de passagem) .............................................................. 13 Figura 2.4 - Comparação dos resultados do ensaio de segregação no peneiro (índice de segregação) ............................................................. 13 Figura 2.5 - Resultados do ensaio no anel J: diâmetro de espalhamento (Safiuddin et al., 2011) ..................................................................... 14 Figura 2.6 - Massa volúmica aos 7 e 28 dias (Pereira-de-Oliveira et al., 2014) ................................................................................................. 15 Figura 2.7 - Velocidade de propagação de ultra-sons aos 28 dias (Tuyan et al., 2014) ..................................................................................... 15 Figura 2.8 - Velocidade de propagação de ultra-sons aos 28 dias (Uygunoğlu et al., 2014) ............................................................................. 15 Figura 2.9 - Comparação dos resultados de resistência à compressão aos 28 dias ............................................................................................. 16 Figura 2.10 - Diagrama tensão-deformação do BAC com AGN (Uygunoğlu et al., 2014) .............................................................................. 16 Figura 2.11 - Diagrama tensão-deformação do BAC com AGR (Uygunoğlu et al., 2014) .............................................................................. 16 Figura 2.12 - Comparação dos resultados de resistência à tracção por compressão diametral aos 28 dias ...................................................... 17 Figura 2.13 - Comparação dos resultados de resistência à tracção por flexão aos 28 dias ................................................................................ 17 Figura 2.14 - Módulo de elasticidade dinâmico aos 7 e 28 dias (Pereira-de-Oliveira et al., 2014) ................................................................... 18 Figura 2.15 - Absorção de água por capilaridade aos 28 dias (Modani e Mohitkar, 2014) ............................................................................... 19 Figura 2.16 - Absorção de água por capilaridade aos 28 dias (Pereira-de-Oliveira et al., 2014) ...................................................................... 19 Figura 2.17 - Absorção de água por imersão aos 28 dias (Grdic et al., 2010) .................................................................................................... 19 Figura 2.18 - Carga passada aos 28 dias (Kou e Poon, 2009) .............................................................................................................................. 20 Figura 2.19 - Carga passada aos 28 dias (Tuyan et al., 2014) .............................................................................................................................. 20 Figura 2.20 - Extensão total da retracção ao longo do tempo para as misturas da 1ª família (Kou e Poon, 2009) .......................................... 20 Figura 2.21 - Extensão total da retracção ao longo do tempo para as misturas da 2ª família (Kou e Poon, 2009) .......................................... 21 Figura 3.1 - Esquematização das várias argamassas produzidas ......................................................................................................................... 26 Figura 3.2 - Esquematização dos vários betões produzidos ................................................................................................................................. 27 Figura 3.3 - Representação esquemática da sequência de amassadura de misturas 100% AN ........................ Erro! Marcador não definido. Figura 3.4 - Representação esquemática da sequência de amassadura de misturas com AR ............................................................................ 30 Figura 3.5 - Peneiração da amostra ........................................................................................................................................................................ 31 Figura 3.6 - Pesagem do material retido em cada peneiro.................................................................................................................................... 31 Figura 3.7 - Picnómetro com a amostra em repouso ............................................................................................................................................ 31 Figura 3.8 - Avaliação do estado saturado com superfície seca ........................................................................................................................... 31 Figura 3.9 - Amostra imersa na solução de hexametafosfato de sódio ............................................................................................................... 33 Figura 3.10 - Submersão do conjunto (amostra, peneiros e suporte) .................................................................................................................. 33 Figura 3.11 - Vibração do provete ......................................................................................................................................................................... 34 Figura 3.12 - Medição da altura h1 ......................................................................................................................................................................... 34 Figura 3.13 - Enchimento do recipiente ................................................................................................................................................................ 34 Figura 3.14 - Remoção do material excedente ...................................................................................................................................................... 34 Figura 3.15 - Introdução do provete e carga abrasiva no equipamento ............................................................................................................... 35 Figura 3.16 - Máquina de Los Angeles .................................................................................................................................................................. 35 Figura 3.17 - Partículas separadas em cúbicas e não-cúbicas .............................................................................................................................. 36 Figura 3.18 - Medição de partícula com a craveira ............................................................................................................................................... 36 Figura 3.19 - Mini cone para o ensaio de espalhamento em argamassas ............................................................................................................ 37 Figura 3.20 - Medição dos diâmetros de espalhamento ....................................................................................................................................... 37 Figura 3.21 - Mini funil V para o ensaio de escoamento em argamassas ........................................................................................................... 37 Figura 3.22 - Prensa hidráulica para ensaio de flexão (à esquerda) e compressão (à direita) ............................................................................ 38 Figura 3.23 - Rotura do provete prismático à flexão (à esquerda) e à compressão (à direita) ........................................................................... 38 

xii  

Figura 3.24 - Enchimento do cone de Abrams ..................................................................................................................................................... 40 Figura 3.25 - Medição dos diâmetros de espalhamento ....................................................................................................................................... 40 Figura 3.26 - Funil V e balde .................................................................................................................................................................................. 40 Figura 3.27 - Enchimento do funil V ..................................................................................................................................................................... 40 Figura 3.28 - Escoamento do betão pela caixa L .................................................................................................................................................. 41 Figura 3.29 - Medição das alturas do betão ........................................................................................................................................................... 41 Figura 3.30 - Colocação do betão no centro do peneiro ....................................................................................................................................... 41 Figura 3.31 - Amostra de betão em repouso no peneiro ....................................................................................................................................... 41 Figura 3.32 - Execução do ensaio de espalhamento (enchimento do cone de Abrams) .................................................................................... 42 Figura 3.33 - Medição das alturas entre o topo do anel e o betão espalhado ...................................................................................................... 42 Figura 3.34 - Medição da massa do provete imerso em água .............................................................................................................................. 43 Figura 3.35 - Execução do ensaio de ultra-sons .................................................................................................................................................... 43 Figura 3.36 - Provete cúbico centrado na prensa .................................................................................................................................................. 43 Figura 3.37 - Provete cilíndrico centrado na prensa ............................................................................................................................................. 43 Figura 3.38 - Montagem e posicionamento do provete na prensa ....................................................................................................................... 44 Figura 3.39 - Provete após a rotura ........................................................................................................................................................................ 44 Figura 3.40 - Montagem dos extensómetros no provete ...................................................................................................................................... 45 Figura 3.41 - Distribuição de pó abrasivo ao longo do trilho de abrasão ............................................................................................................ 46 Figura 3.42 - Execução do ensaio de resistência à abrasão .................................................................................................................................. 46 Figura 3.43 - Aplicação e fixação dos pinos metálicos ........................................................................................................................................ 47 Figura 3.44 - Leitura da retracção .......................................................................................................................................................................... 47 Figura 3.45 - Montagem dos provetes nos pórticos de fluência .......................................................................................................................... 47 Figura 3.46 - Fixação dos extensómetros electrónicos nos provetes ................................................................................................................... 47 Figura 3.47 - Colocação do provete no interior da câmara .................................................................................................................................. 49 Figura 3.48 - Permeâmetro com quatro medidores de fluxo ................................................................................................................................ 49 Figura 3.49 - Colocação dos provetes num tabuleiro com água .......................................................................................................................... 50 Figura 3.50 - Colocação dos provetes num recipiente, imersos em água ........................................................................................................... 50 Figura 3.51 - Avaliação da resistividade das esponjas ......................................................................................................................................... 51 Figura 3.52 - Provete entre as placas de cobre (sob o peso de 2 kg), fonte de alimentação e amperímetro ..................................................... 51 Figura 3.53 - Montagem do ensaio ........................................................................................................................................................................ 52 Figura 3.54 - Medição da profundidade de penetração de iões cloreto ............................................................................................................... 52 Figura 3.55 - Câmara de carbonatação .................................................................................................................................................................. 52 Figura 3.56 - Pedaços dos provetes borrifados com solução de fenolftaleína .................................................................................................... 52 Figura 4.1 - Curvas granulométricas dos agregados naturais ............................................................................................................................... 56 Figura 4.2 - Representação gráfica dos resultados no estado fresco da família de 65 MPa ............................................................................... 60 Figura 4.3 - Representação gráfica dos resultados no estado fresco da família de 45 MPa ............................................................................... 60 Figura 4.4 - Resistência à flexão (argamassas PF 65) .......................................................................................................................................... 61 Figura 4.5 - Resistência à flexão (argamassas PF 45) .......................................................................................................................................... 61 Figura 4.6 - Resistência à compressão (PF 65) ..................................................................................................................................................... 63 Figura 4.7 - Resistência à compressão (PF 45) ..................................................................................................................................................... 63 Figura 4.8 - Resultados do ensaio de espalhamento: tempo de espalhamento (PF 65) ...................................................................................... 64 Figura 4.9 - Resultados do ensaio de espalhamento: tempo de espalhamento (PF 45) ...................................................................................... 64 Figura 4.10 - Resultados do ensaio de espalhamento: diâmetro de espalhamento (PF 65) ............................................................................... 64 Figura 4.11 - Resultados do ensaio de espalhamento: diâmetro de espalhamento (PF 45) ............................................................................... 64 Figura 4.12 - Resultados do ensaio de escoamento no funil V: tempo de escoamento (PF 65) ........................................................................ 65 

xiii  

Figura 4.13 - Resultados do ensaio de escoamento no funil V: tempo de escoamento (PF 45) ........................................................................ 65 Figura 4.14 - Resultados do ensaio de escoamento na caixa L: índice de capacidade de passagem (PF 65) ................................................... 65 Figura 4.15 - Resultados do ensaio de escoamento na caixa L: índice de capacidade de passagem (PF 45) ................................................... 65 Figura 4.16 - Resultados do ensaio de segregação no peneiro: índice de segregação (PF 65) .......................................................................... 66 Figura 4.17 - Resultados do ensaio de segregação no peneiro: índice de segregação (PF 45) .......................................................................... 66 Figura 4.18 - Resultados do ensaio no anel J: diâmetro de espalhamento (PF 65) ............................................................................................. 66 Figura 4.19 - Resultados do ensaio no anel J: diâmetro de espalhamento (PF 45) ............................................................................................. 66 Figura 4.20 - Resultados do ensaio no anel J: capacidade de passagem (PF 65) ................................................................................................ 66 Figura 4.21 - Resultados do ensaio no anel J: capacidade de passagem (PF 45) ................................................................................................ 66 Figura 4.22 - Relação entre o ensaio de espalhamento e o ensaio de espalhamento no anel J (PF 65) ............................................................ 67 Figura 4.23 - Relação entre o ensaio de espalhamento e o ensaio de espalhamento no anel J (PF 45) ............................................................ 67 Figura 4.24 - Massa volúmica aos 7, 28 e 91 dias (PF 65) ................................................................................................................................... 68 Figura 4.25 - Massa volúmica aos 7, 28 e 91 dias (PF 45) ................................................................................................................................... 68 Figura 4.26 - Resistência à compressão em cubos aos 7, 28 e 91 dias (PF 65) .................................................................................................. 69 Figura 4.27 - Resistência à compressão em cubos aos 7, 28 e 91 dias (PF 45) .................................................................................................. 69 Figura 4.28 - Relação entre a resistência à compressão e a massa volúmica aos 7 e 28 dias (PF 65) ............................................................... 70 Figura 4.29 - Relação entre a resistência à compressão e a massa volúmica aos 7 e 28 dias (PF 45) ............................................................... 70 Figura 4.30 - Rotura apresentada pelos betões PF 45 aos 91 dias de idade ........................................................................................................ 70 Figura 4.31 - Resistência à compressão em cilindros aos 28 e 91 dias (PF 65) .................................................................................................. 71 Figura 4.32 - Resistência à compressão em cilindros aos 28 e 91 dias (PF 45) .................................................................................................. 71 Figura 4.33 - Rotura apresentada pelos betões PF 65 aos 91 dias de idade ........................................................................................................ 71 Figura 4.34 - Relação entre a resistência à compressão em cubos e cilindros aos 28 e 91 dias (PF 65) ........................................................... 72 Figura 4.35 - Relação entre a resistência à compressão em cubos e cilindros aos 28 e 91 dias (PF 45) ........................................................... 72 Figura 4.36 - Resistência à tracção por compressão diametral aos 28 e 91 dias (PF 65) ................................................................................... 74 Figura 4.37 - Resistência à tracção por compressão diametral aos 28 e 91 dias (PF 45) ................................................................................... 74 Figura 4.38 - Superfícies de rotura apresentadas pelos betões PF 45 aos 91 dias de idade ............................................................................... 74 Figura 4.39 - Relação entre a resistência à compressão diametral e a resistência à compressão em cilindros aos 28 e 91 dias (PF 65) ........ 74 Figura 4.40 - Relação entre a resistência à compressão diametral e a resistência à compressão em cilindros aos 28 e 91 dias (PF 45) ........ 74 Figura 4.41 - Módulo de elasticidade aos 28 e 91 dias (PF 65) ........................................................................................................................... 76 Figura 4.42 - Módulo de elasticidade aos 28 e 91 dias (PF 45) ........................................................................................................................... 76 Figura 4.43 - Relação entre o módulo de elasticidade e a resistência à compressão em cubos aos 28 e 91 dias (PF 45) ................................ 77 Figura 4.44 - Relação entre o módulo de elasticidade e a resistência à compressão em cilindros aos 28 e 91 dias (PF 45) ........................... 77 Figura 4.45 - Velocidade de propagação de ultra-sons aos 7, 28 e 91 dias (PF 65) ........................................................................................... 77 Figura 4.46 - Velocidade de propagação de ultra-sons aos 7, 28 e 91 dias (PF 45) ........................................................................................... 77 Figura 4.47 - Relação entre a velocidade de propagação de ultra-sons e a massa volúmica aos 7, 28 e 91 dias (PF 45) ................................ 78 Figura 4.48 - Relação entre a velocidade de propagação de ultra-sons e o módulo de elasticidade aos 28 e 91 dias (PF 45) ........................ 78 Figura 4.49 - Resistência à abrasão aos 91 dias - profundidade de desgaste (PF 65) ......................................................................................... 79 Figura 4.50 - Resistência à abrasão aos 91 dias - profundidade de desgaste (PF 45) ......................................................................................... 79 Figura 4.51 - Deformação por retracção ao longo de 182 dias (PF 65) .............................................................................................................. 80 Figura 4.52 - Deformação por retracção ao longo de 182 dias (PF 45) .............................................................................................................. 81 Figura 4.53 - Deformação total (sem retracção) ao longo de 91 dias (PF 65) .................................................................................................... 82 Figura 4.54 - Absorção de água por imersão aos 28, 91 e 182 dias (PF 65) ....................................................................................................... 84 Figura 4.55 - Absorção de água por imersão aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) ....................................................................................................... 84 Figura 4.56 - Absorção de água por capilaridade aos 28 dias (PF 65) ................................................................................................................ 84 Figura 4.57 - Absorção de água por capilaridade aos 28 dias (PF 45) ................................................................................................................ 84 

xiv  

Figura 4.58 - Relação entre a absorção de água por imersão e capilaridade (72 horas) aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) .............................. 85 Figura 4.59 - Relação entre a absorção de água por capilaridade (72 horas) e a resistência à compressão aos 28 e 91 dias (PF 45) ......... 85 Figura 4.60 - Permeabilidade ao oxigénio aos 28 e 91 dias (PF 65) ................................................................................................................... 86 Figura 4.61 - Permeabilidade ao oxigénio aos 28 e 91 dias (PF 45) ................................................................................................................... 86 Figura 4.62 - Relação entre permeabilidade ao oxigénio e a absorção de água por imersão aos 28 e 91 dias (PF 45) ................................... 87 Figura 4.63 - Relação entre a permeabilidade ao oxigénio e a absorção de água por capilaridade aos 28 e 91 dias (PF 45) .................... 87 Figura 4.64 - Coeficiente de difusão de cloretos aos 28, 91 e 182 dias (PF 65) ................................................................................................. 88 Figura 4.65 - Coeficiente de difusão de cloretos aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) ................................................................................................. 88 Figura 4.66 - Relação entre a resistência à penetração de cloretos e a absorção de água por imersão aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) ............ 88 Figura 4.67 - Relação entre a resistência à penetração de cloretos e a absorção de água por capilaridade aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) ..... 88 Figura 4.68 - Resistividade eléctrica aos 28, 91 e 182 dias (PF 65) .................................................................................................................... 89 Figura 4.69 - Resistividade eléctrica aos 28, 91 e 182 dias (PF 45) .................................................................................................................... 89 Figura 4.70 - Relação entre a resistividade eléctrica e a resistência à penetração de cloretos aos 28 dias (PF 65) .......................................... 90 Figura 4.71 - Relação entre a resistividade eléctrica e a resistência à penetração de cloretos aos 28 dias (PF 45) .......................................... 90 Figura 4.72 - Profundidade de carbonatação aos 7, 28, 56, 91 e 182 dias (PF 65) ............................................................................................. 91 Figura 4.73 - Profundidade de carbonatação aos 7, 28, 56, 91 e 182 dias (PF 45) ............................................................................................. 91 Figura 4.74 - Relação entre o coeficiente de carbonatação e a absorção de água por imersão aos 91 dias (PF 45) ......................................... 92 Figura 4.75 - Relação entre os coeficientes de carbonatação e de capilaridade aos 91 dias (PF 45)................................................................. 92 

 

 

1  

1 Introdução 1.1 Considerações gerais A exploração dos recursos naturais do Planeta é fundamental para a sobrevivência do ser humano. No entanto, o

aumento da população, o desenvolvimento tecnológico, a industrialização e o desejo de melhoria da qualidade de

vida levaram à exploração destes recursos de uma forma excessiva. Apesar de serem aparentemente muito

abundantes, estes materiais são limitados e, se consumidos de forma abusiva como se tem vindo a verificar ao

longo dos anos, irão eventualmente esgotar-se.

A indústria da Construção consome mais matérias-primas do que qualquer outra actividade económica a nível

mundial (aproximadamente 3000 Mt/ano, quase 50% em massa), revelando-se um sector com problemas a nível

da sustentabilidade (Pacheco Torgal e Jalali, 2010)

Este sector de actividade tem grande responsabilidade no que respeita ao impacte ambiental negativo que provoca,

não apenas na sua fase de operação (utilização dos edifícios) mas considerando também a fase de obra (construção

propriamente dita). De entre os vários impactes, salientam-se os seguintes: produção de resíduos, consumo de

energia, emissões de CO2 e consumo de recursos naturais. De acordo com a “Agenda 21 para a Construção

Sustentável” (CIB, 1999), durante a fase de construção são consumidos cerca de 50% dos recursos naturais,

produzidos mais de 50% dos resíduos, consumida mais de 40% da energia (média de consumo nos países

industrializados - em Portugal, este valor ronda 20%) e produzidas cerca de 30% das emissões de CO2.

O consumo de recursos naturais, principalmente de agregados naturais, bem como a produção de resíduos de

construção e demolição (RCD), têm vindo a crescer nas últimas décadas. Em Portugal, a reciclagem de RCD está

ainda pouco desenvolvida, tendo sido publicada a primeira legislação para regular a produção e gestão de RCD

apenas em 2008. Segundo a QUERCUS (2007), em 2007, cerca de 95% dos RCD gerados tiveram como destino

final o depósito em aterro ou foram recolhidos por empresas não licenciadas com destino final em depósitos

ilegais, dando origem a vazadouros de outro tipo de resíduos (orgânicos, plásticos, vidro, madeira, etc.),

constituindo um problema de saúde pública, degradação da paisagem e contaminação.

A indústria da pré-fabricação é um ramo da Construção em franca expansão a nível mundial, uma vez que permite

uma aceleração dos processos construtivos, garantindo níveis de qualidade superiores nos elementos executados,

tanto em termos da qualidade dos materiais empregues, como da fiabilidade das peças produzidas. O rigoroso

controlo de qualidade desta indústria leva a significativas quantidades de elementos de betão rejeitados e,

consequentemente, a elevados desperdícios. Estas peças possuem um grande potencial de reciclagem, dada a

qualidade do betão empregue.

Ao envolver um elevado consumo de materiais, esta indústria contribui também para a produção de um volume

significativo de resíduos que se estima em cerca de 2,5% da produção total, no caso de Portugal aproximadamente 4

milhões m3, segundo a CPCI (2012). Aos problemas ambientais que tais resíduos acarretam acrescem os custos com o

transporte e depósito a vazadouro, bem como a logística para armazenamento ou tratamento desses mesmos resíduos

(Rosa et al., 2012).

O sector da Construção é potencialmente um grande consumidor de resíduos provenientes de outras indústrias.

Resíduos como a escória granulada de alto-forno e a cinza volante são incorporados frequentemente como adições

na formulação de betões. A utilização de agregados reciclados, nomeadamente provenientes de resíduos da

indústria de pré-fabricação, perfila-se como uma solução interessante e de elevado potencial para o fabrico de

novos betões. Permite não só resolver os problemas relacionados com o armazenamento, transporte e depósito a

2  

vazadouro das peças pré-fabricadas rejeitadas, como contribuir para a sustentabilidade do meio ambiente ao

valorizar os referidos resíduos e, consequentemente, reduzir a extracção de matérias-primas, preservando os

recursos naturais limitados (Rosa et al., 2012).

Os betões pré-fabricados possuem, habitualmente, elevada resistência mecânica e baixa porosidade,

comparativamente aos betões correntes, o que potencia a reutilização dos seus resíduos como agregados no

fabrico de novos betões. Para além disto, os resíduos originados pelos elementos de betão pré-fabricados não

possuem qualquer tipo de contaminantes, ao contrário dos RCD.

Deste modo, com os resultados obtidos nesta investigação, poder-se-á comprovar a possibilidade de utilização de

taxas de substituição dos agregados superiores às previstas nos regulamentos existentes, desde que seja demonstrada

a qualidade dos agregados reciclados (AR). Pretende-se que a investigação possa contribuir para uma utilização mais

abrangente dos AR, resultando numa diminuição dos impactes ambientais associados à prática construtiva.

1.2 Objectivos Actualmente, face à crise económica e às exigências de desenvolvimento sustentável, a tecnologia do betão requer

uma nova abordagem, assente essencialmente em três vectores: métodos de produção e colocação com menor

consumo de energia, melhoria da durabilidade das estruturas e maior taxa de reciclagem de RCD, nomeadamente

através da sua reintrodução (reutilização) no processo construtivo. A utilização de betões auto-compactáveis

(BAC) e a incorporação de agregados reciclados na produção de argamassas e betões são soluções com grande

potencial, em particular para a indústria da pré-fabricação, onde o produto final requer um nível de exigência

superior. Por esse motivo, os resíduos provenientes desta indústria são também aqueles com maior potencial para

serem usados como agregados reciclados (AR) de elevada qualidade na produção de novos elementos de betão.

Seguindo esta linha de raciocínio, a presente dissertação pretende avaliar a viabilidade da reintrodução de

agregados reciclados de betão na indústria da pré-fabricação. Serão avaliadas as propriedades de betões auto-

compactáveis com incorporação de agregados reciclados (finos e grossos - AFR e AGR) provenientes da

trituração de elementos pré-fabricados. Pretende-se avaliar a capacidade de produzir BAC com um desempenho

mínimo pré-estabelecido em termos de resistência mecânica, incorporando taxas variáveis de AR (AFR/AGR%:

25/25%; 50/50%; 0/100%; 100/0%) produzidos a partir de betões de origem (BO) da pré-fabricação com

desempenho igual ao desejado.

Esta reprodução em betão auto-compactável será feita para duas classes de resistência (45 e 65 MPa),

pretendendo-se obter como resultado final betões com agregados reciclados cujas características sejam

compatíveis com as de um BAC com agregados naturais, em termos de resistência mecânica, durabilidade e

trabalhabilidade. Pretende-se ainda avaliar a influência dos rácios de incorporação de agregados finos e grossos

reciclados nas características mecânicas e de durabilidade do betão.

Esta dissertação está integrada no âmbito do projecto de investigação científica da FCT “Betão com agregados

reciclados de elevado desempenho para a indústria da pré-fabricação (EXCELlentSUStainableCONcrete)” a

decorrer no Instituto Superior Técnico, que pretende avaliar a viabilidade da reintrodução de agregados reciclados

de betão na indústria da pré-fabricação.

Pretende-se, com esta investigação, proporcionar à indústria da pré-fabricação uma forma inovadora de escoamento e

valorização dos desperdícios por si gerados, minimizando o consumo de recursos naturais e, consequentemente,

diminuindo significativamente o impacte ambiental. Para além da vertente ambiental, existe também uma vertente

económica associada, na medida em que se reduz os custos na aquisição e transporte dos materiais.

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1.3 Metodologia e organização da dissertação A primeira etapa da realização desta dissertação consistiu numa extensa pesquisa bibliográfica, a nível nacional e

internacional. Pretendeu-se recolher o máximo de informação sobre a temática em estudo, de modo a planificar

correctamente a campanha experimental e adquirir sensibilidade para a posterior análise dos resultados.

Seguiu-se a elaboração do plano de ensaios, contemplando os ensaios às características físicas dos agregados, a

cronologia das betonagens e os ensaios de resistência mecânica e de durabilidade dos betões, seguindo as normas

e especificações previamente analisadas. Esta etapa foi fundamental, dado o elevado número de ensaios e as

quantidades limitadas de alguns materiais.

Terminado o planeamento, iniciou-se a realização da campanha experimental. Esta etapa dividiu-se em quatro fases,

sendo que a primeira compreendeu todos os trabalhos que antecedem a produção das misturas e consequente

realização dos ensaios, nomeadamente a caracterização dos agregados a utilizar e a formulação das misturas de

argamassas e betões a produzir. A segunda fase consistiu na produção de argamassas e respectivos ensaios, de modo

a garantir-se a trabalhabilidade pretendida nos betões, bem como aferir as quantidades de amassadura dos mesmos. A

terceira fase consistiu na produção dos BAC das duas famílias estudadas. Finalmente, a quarta fase teve como

objectivo avaliar o desempenho dos diferentes betões produzidos, em termos mecânicos e de durabilidade.

Na quarta etapa, efectuou-se todo o tratamento e análise dos resultados obtidos na campanha experimental, para as

duas famílias de betão produzidas. Sempre que possível, procedeu-se ainda à comparação dos resultados obtidos

neste estudo com os de outras investigações na área dos BAC com ARB.

A última etapa consistiu na redacção da dissertação, a qual pretende expor, de forma clara e concisa, todas as

informações, análises e conclusões obtidas ao longo das várias etapas realizadas. Deste modo, o conteúdo da

dissertação foi organizado nos seguintes capítulos:

Capítulo 1 - este capítulo engloba algumas considerações gerais sobre o tema que a presente dissertação

pretende abordar, a referência aos factores mais relevantes que estimulam a sua realização, os seus objectivos

e a descrição da metodologia utilizada na sua elaboração e a sua organização;

Capítulo 2 - este capítulo apresenta o conhecimento obtido através do levantamento bibliográfico efectuado,

a nível nacional e internacional, estando dividido em três partes: descrição das propriedades dos BAC e

respectiva metodologia de cálculo, levantamento das principais propriedades dos ARB e a sua comparação

com os AN e, finalmente, desempenho de BAC com AR, no estado fresco e endurecido (em termos

mecânicos e de durabilidade), onde, para cada propriedade em análise, é feita uma descrição das

investigações desenvolvidas nesse sentido, bem como a análise dos resultados registados;

Capítulo 3 - neste capítulo, procede-se à descrição de todas as etapas da campanha experimental: ensaios

realizados aos agregados (naturais e reciclados), estudo em argamassas (no estado fresco e endurecido), de

modo a ajustar os parâmetros de trabalhabilidade e aferir as quantidades de amassadura dos betões, amassaduras

de BAC e respectivos ensaios no estado fresco e, finalmente, ensaios ao BAC no estado endurecido (mecânicos

e de durabilidade); são também apresentados os cálculos efectuados na formulação das composições das

misturas a produzir, bem como o respectivo processo de produção, para argamassas e betões;

Capítulo 4 - este capítulo contempla a apresentação e análise dos resultados obtidos ao longo da campanha

experimental descrita no Capítulo 3, estando dividido em quatro partes: a primeira é constituída por uma

apresentação e análise dos resultados obtidos sobre as propriedades dos diversos agregados utilizados na

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produção dos betões (naturais e reciclados), bem como pela comparação entre os valores obtidos; a segunda

parte consiste na exposição e análise dos resultados obtidos nos ensaios efectuados às argamassas, no estado

fresco e endurecido, fazendo-se a comparação entre as duas famílias (agregados de 45 ou 65 MPa na sua

composição); nos dois últimos subcapítulos, são apresentados e analisados os resultados obtidos relativamente

às propriedades do betão no estado fresco e endurecido, ao nível da resistência mecânica e durabilidade,

explicando-se cada um dos fenómenos verificados e estabelecendo-se correlações entre diversos parâmetros;

sempre que possível, é também feita a comparação entre os resultados obtidos e os recolhidos aquando do

levantamento bibliográfico; a análise e discussão dos resultados permitiram verificar se a campanha

experimental levada a cabo foi realizada com sucesso e retirar conclusões sobre a influência dos ARB no

desempenho do BAC;

Capítulo 5 - neste capítulo, apresenta-se as conclusões gerais da dissertação, com base na análise dos

resultados obtidos ao longo da campanha experimental efectuada no Capítulo 4, destacando-se o desempenho

dos BAC com AR, em termos mecânicos e de durabilidade; são ainda feitas propostas de investigação futuras,

com o intuito de aprofundar o conhecimento na área da utilização de AR na produção de BAC.

Por último, são apresentadas as referências bibliográficas consultadas ao longo da investigação, bem como os

anexos referenciados ao longo do texto da dissertação.

   

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2 Estado da Arte 2.1 Introdução Este capítulo pretende descrever, de forma sucinta, o estado do conhecimento do tema da presente dissertação

através do levantamento da informação existente e da apresentação de resultados obtidos noutras investigações.

Assim, inicia-se o capítulo com a descrição das propriedades dos betões auto-compactáveis e respectiva

metodologia de cálculo. De seguida, faz-se um levantamento das principais propriedades dos agregados reciclados

de betão e a sua comparação com os agregados naturais. Finalmente, aborda-se o desempenho de BAC com AR, em

termos mecânicos e de durabilidade, onde são analisadas as propriedades do betão no estado fresco e endurecido.

2.2 Betão auto-compactável Por betão auto-compactável (BAC) entende-se o betão que, enquanto fresco, se move unicamente sob acção do

seu peso próprio e preenche completamente os moldes, mesmo em zonas fortemente armadas, sem necessidade de

receber qualquer energia de compactação e mantendo sempre a homogeneidade (Rosa et al., 2012).

De entre as principais vantagens deste tipo de betão, destacam-se (Silva e Brito, 2009):

facilidade de utilização, permitindo grande liberdade na forma e dimensão dos moldes, bem como a betonagem de peças de secções reduzidas;

redução da mão-de-obra (permitindo uma redução desses custos);

redução do tempo de construção;

eliminação do ruído provocado pela compactação com os métodos tradicionais (vibração);

melhor acabamento final da superfície;

possível aumento da durabilidade, devido à maior facilidade de compactação.

O BAC surge no Japão nos anos 80 devido ao problema da falta de durabilidade das estruturas de betão armado no

país, consequência da falta de homogeneidade do betão convencional. Devido à forte actividade sísmica no país, o

alto teor de armadura nas estruturas dificultava a tarefa de colocação e compactação do betão nos moldes,

principalmente devido à falta de mão-de-obra qualificada.

Assim, inicia-se em 1986 o desenvolvimento de um novo tipo de betão (auto-compactável), resultado de diversos

estudos efectuados na Universidade de Tóquio, sob a supervisão do Professor Okamura, que não carece de

intervenção de mão-de-obra para a sua compactação (ERMCO, 2005). Em 1988, foi concluído o primeiro

protótipo de betão auto-compactável que viria a ser designado por “self-compacting high performance concrete”,

cujo desenvolvimento foi possível devido ao grande avanço que se verificou no domínio dos produtos químicos

para betão, em particular dos superplastificantes.

No início da década de 90, no Japão, já se utilizava esta tecnologia na construção de pontes e estruturas de

edifícios. O exemplo mais significativo foi a sua aplicação nos maciços de ancoragem da ponte suspensa “Akashi-

Kaikyo” com o maior vão do mundo (vão central de 1991 m), inaugurada em 1998. A aplicação de betão auto-

compactável nos maciços das ancoragens permitiu uma redução de cerca de 20% no seu período de construção, de

dois anos e meio para dois anos (Lwin, 2006).

2.2.1 Materiais constituintes do BAC Os materiais empregues na produção de BAC são iguais aos utiliz