5.2 Caratérisation des neutres dans les plasmas SF 6 /SiCl 4
5.2.1 Analyses préliminaires par spetrométrie de masse
2.1 – Objetivos
Neste capítulo pretende-se:
Apresentar os conceitos de blocos de betão com agregados leves;
Identificar diferentes aplicações de blocos de betão com agregados leves;
Apresentar algumas fichas técnicas de blocos de betão com agregados leves correntes;
Identificar alguns tipos de agregados leves e de blocos de agregados leves.
2.2 – Introdução
Atualmente são utilizados diferentes tipos de agregados para o fabrico de betão leve, neste trabalho de investigação aprofundou-se o estudo de argila expandia e granulado de caroço de espiga de milho, bem como a possível utilização na construção civil.
Neste contexto é importante indicar os tipos de blocos de betão com agregados leves correntes, assim como os respetivos agregados leves que podem ser utilizados no fabrico deste tipo de pré-fabricado da construção. Estes tipos de blocos leves são cada vez mais utilizados devido às suas características vantajosas, sendo elas a leveza, o isolamento térmico e o fácil manuseamento.
Importa também apresentar algumas fichas técnicas deste tipo de blocos no sentido de perceber as suas principais propriedades.
Para o efeito, procedeu-se a uma breve revisão bibliográfica sobre esta temática de modo a encontrar a informação necessária.
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2.3 – Blocos de betão
O betão pode ser considerado como um material constituído por uma mistura, devidamente proporcionada. Essa mistura é composta por agregados, ligante hidráulico (cimento ou cimento e adições), água e eventualmente adjuvantes. O betão é utilizado na construção uma vez que é um material coeso e resistente pois o ligante hidráulico ao reagir com a água faz com que a mistura endureça [5].
O betão é um material de construção muito utilizado a nível mundial essencialmente por ser muito resistente e um material de custo comparativamente reduzido. A sua produção tem vindo a aumentar, pois cada vez mais este é imprescindível mesmo em estruturas onde outros materiais de construção são usados como materiais estruturais, tais como aço ou madeira [5].
As propriedades do betão endurecido são muito importantes e dependem de variadíssimos fatores. No entanto é de referir a elevada importância dos agregados no que toca à mistura de betão pois estes ocupam em geral cerca de 70-80% do volume do betão [5].
Um agregado, muitas vezes chamado também de inerte é constituído por partículas, provenientes maioritariamente de rochas, ou de depósitos arenosos ou ainda, especificamente fabricadas para o emprego em betão ou ainda obtidas por reciclagem de determinados materiais. As suas dimensões variam geralmente entre cerca de 0,1 mm e 20 cm e estão dispersas pela pasta de cimento, sendo necessário tomar em conta que as características do agregado afetam profundamente o comportamento do betão [5]. Devido à elevada utilização de betão surgiu a necessidade de em determinadas construções adquirir betão mais leve e para isso foram utilizados agregados leves com o objetivo de diminuir o peso próprio das estruturas e com a vantagem de permitir um melhor isolamento térmico relativamente a um betão comum [5].
Tal como já foi referido, na conceção do betão leve é necessário ter em conta o tipo de agregado a utilizar, principalmente se for uma estrutura pré-fabricada, pois aí o peso próprio da mesma assume elevada importância [6].
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2.4 – Agregados leves
De acordo com a Pré-Norma Europeia ENV 206 (1993), “Betão, comportamento, produção, colocação e critérios de conformidade” – NP ENV 206 (1993), citada em [5], agregado pode ser definido como sendo um “material constituído por substâncias naturais ou artificiais, britadas ou não, com partículas de tamanho e forma adequados para o fabrico do betão”.
Os agregados podem ser classificados de diversas formas, podendo ser de origem natural (areias, godos), adquiridos por britagem de materiais naturais (britas, areias britadas), agregados artificiais (argila expandida, xisto expandido), e por último podem ser subprodutos industriais (cinzas volantes, escórias de alto forno) [7]. Pode-se igualmente classificar um agregado segundo o seu peso específico. Quando o seu valor é inferior aos valores dos agregados normalmente utilizados no fabrico do betão, chamam-se de agregados leves [5].
Como o nome indica, a relevância na aplicação deste tipo de agregados leves prende-se com o interesse em diminuir o peso específico do betão utilizado na construção, diminuindo simultaneamente o peso próprio de um determinado elemento construtivo. Também pode melhorar a capacidade de isolamento térmico e acústico quando aplicados em argamassas e betões, permitindo também controlar o fenómeno de fissuramento em betões. Em contrapartida, a utilização de agregados leves torna-os betões mais frágeis e com menor resistência à compressão, Figura 2.1 [5].
Figura 2.1 – Variação da resistência à compressão de betões em função da massa volúmica de agregados leves [5].
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A aplicação de agregados leves artificiais no fabrico de tijolos data do início do século XX. Existem diferentes tipos de agregados leves tal como já foi referido anteriormente. No presente trabalho foi abordado o poliestireno expandido, o granulado de cortiça, pedra-pomes, ar, aparas de madeira, argila expandida e granulado de caroço de espiga de milho, estes 2 últimos devido à sua aplicação neste trabalho [5].
O Poliestireno Expandido (EPS) é um material rígido e celular, moldado. É constituído por aglomerados de grânulos e pode aparecer nas mais variadas formas, podendo ser usado em isolamentos. O seu processo de fabrico encontra-se descrito no esquema da Figura 2.2 [6].
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Este material quando utilizado em edifícios tem a função de melhorar o seu rendimento energético e como consequência o seu comportamento face ao meio ambiente. Além desta vantagem possui muitas outras como por exemplo: ser de fácil manuseamento e colocação, ser quimicamente resistente, ser compatível com a maior parte dos materiais utilizados na área da construção civil. O poliestireno expandido não se alterar ao longo do tempo, isto é, todas as suas propriedades se mantêm inalteradas com o passar do tempo. Não ganha bolor, não apodrece e principalmente não liberta substâncias para o exterior; é um material leve justificando-se assim a designação de agregado leve; possui uma baixa condutibilidade térmica [6].
O EPS, Figura 2.3, é um material leve e fácil de manusear, nesse sentido a sua aplicação como agregado leve torna-se vantajosa, a sua massa varia entre 10 e 25 kg/m3, bastante baixo quando comparado com o da cerâmica que é 800 kg/m3 [6].
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A cortiça, Figura 2.4, é um material natural e renovável, orgânico e leve extraído da camada suberosa do sobreiro, isto é, constitui o revestimento do seu tronco e ramos [6]. Tal como o poliestireno expandido o granulado de cortiça é utilizado igualmente na construção civil mais especificamente em isolamentos térmicos, acústicos e antivibráticos, como por exemplo na caixa-de-ar de paredes exteriores, em paredes exteriores, em telhados e sótãos, entre outros [6].
Possui uma elevada estabilidade dimensional, e exibe uma considerável resistência face às cargas de compressão. Estas características permitem que a cortiça seja utilizada num vasto leque de aplicações. Tem também outras vantagens, é um material impermeável a líquidos e gases, resiste à penetração da humidade e ao desgaste, é elástico e compressível o que o faz voltar à sua forma inicial depois de sofrer certas pressões e é quimicamente inerte, não polui. Outro aspeto muito importante é o facto de resistir à combustão. Possui muitas outras vantagens, mas neste contexto estas apresentam-se como as mais importantes [6].
Figura 2.4 – Granulado de cortiça [7].
A pedra-pomes, Figura 2.5, é uma rocha vulcânica de muito baixa densidade. É um material muito poroso levando a que o seu peso seja menor relativamente a outro tipo de rochas [6].
Devido à sua estrutura é muito comum ver este tipo de rocha a flutuar o que nos indica que certas rochas possuem uma densidade menor que a da água. Possui uma massa
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volúmica que varia entre os 500 e os 900 kg/m3, proporcionando o fabrico de betões leves não estruturais com uma massa volúmica entre os 800 e 1800 kg/m3 [6].
Este tipo de material tem diversas utilidades, e além de ser utilizado no fabrico do betão, na construção civil pode atuar como material para aterro uma vez que possui ótimas condições térmicas [6].
Figura 2.5 – Pedra-pomes [9].
A adição de ar, Figura 2.6, em betões torna-os leves. A estrutura do betão após a adição de ar fica semelhante à estrutura da rocha pedra-pomes, isto é, é fácil notar pequenas falhas, bolhas no betão, o que poderá ser uma mais-valia na obtenção de um betão leve, pois deste modo reduz também a carga permanente atuante no edifício porque o seu peso próprio diminui [6].
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A madeira é um material natural, resistente e relativamente leve. É muito utilizado na construção civil para diversos fins [6].
As aparas de madeira, Figura 2.7 são pequenas porções de madeira, resultantes de madeiras sem utilidade ou feitas propositadamente, pois estas podem ser utilizadas como agregado leve no betão. Com a incorporação deste agregado leve é possível a obtenção de uma solução ecológica interessante visto que são utilizados resíduos naturais que já não têm utilidade [6].
Figura 2.7 – Aparas de madeira [11].
A argila expandida, Figura 2.8, é outro tipo de material considerado como leve e é muito utilizado na elaboração de betões. Esta utilização já é feita há muito tempo atrás e das mais variadas formas, podendo utilizar-se no fabrico de qualquer tipo de elemento leve de betão armado ou pré-esforçado [6].
A produção de argila expandida é algo complexa. Primeiro a argila é extraída e de seguida é levada para a fábrica onde é selecionada e preparada. Seguidamente mistura- se a argila com certas substâncias como por exemplo a pirite e o carvão, que vão aumentar a sua expansibilidade. No final da mistura feita, esta é colocada no forno de secagem com temperaturas a rondar os 800º e de seguida no forno de expansão a uma temperatura de 1200º. É neste último forno que ocorre a fusão da argila. Posteriormente dá-se o arrefecimento dos agregados em grelhas. É através deste processo que a argila
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adquire a uma forma de grânulos esféricos com uma estrutura interna alveolar e com uma superfície externa dura e clinkerizada de cor castanha [12].
Este tipo de betão leve é cada vez mais utilizado na construção civil, pois proporciona a redução dos esforços nos elementos estruturais, o que leva a uma redução de custos. A redução de esforços leva a uma redução do volume do betão utilizado, das armaduras, da mão-de-obra e das cofragens [7].
Figura 2.8 – Argila expandida [13].
O granulado de caroço de espiga de milho, Figura 2.9, tem a vantagem de ser um material orgânico, uma alternativa bastante ecológica e com comportamento semelhante à argila expandida.
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2.5 – Betão leve
Decorria o ano de 1990, quando no nosso país surgiu a produção de betão à base de agregados leves de argila expandida, por iniciativa de um grupo Europeu com longa tradição e com experiência no fabrico do betão só com argila expandida (da marca LECA), como também no fabrico de produtos ou artefactos pré-fabricados em betão leve à base de incorporação deste agregado leve [14].
Construções antigas indiciam que este tipo de técnica construtiva já teria sido utilizado num edifício de referência datado do ano de 120 DC e mandado construir pelo imperador romano Adriano [12]. O Panteão de Roma, Figura 2.10, tem uma altura semelhante à de um edifício de 15 andares e consiste numa cúpula com um diâmetro interno de 43m, apoiada num cilindro com o mesmo diâmetro e a mesma altura. No fabrico do betão foram usadas seis misturas diferentes de agregados dando origem a betões com massas volúmicas que variam entre os 1300 kg/m3, na zona do óculo no
topo da cúpula e 2200 kg/m3, junto às fundações em paredes com espessura de 5 m. O
Panteão é um edifício que dispõe de uma solução estrutural, que apresenta um vão três vezes superior ao vão máximo existente até à data, devido à leveza do betão utilizado [14].
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Figura 2.10 –Panteão de Roma [9].
Mais tarde no Século XX, são numerosas as construções em betão leve, das quais se destacam duas. A primeira é uma ponte construída sobre o fiorde Salhus na Noruega aberta à circulação em 1994, Figura 2.11. O comprimento total da ponte é de 1615 m que engloba uma parte flutuante de 1246 m. A superestrutura é suportada por 10
pontões flutuantes construídos em betão leve com uma massa volúmica de 1900 kg/m3 e
da classe LC 55 (Lightweight Concrete classe 55MPa). A decisão da utilização do betão leve deveu-se sobretudo à economia que esta estrutura proporcionou comparativamente com uma solução em betão normal [14].
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A segunda engloba várias plataformas petrolíferas em funcionamento no Mar do Norte, com estruturas construídas em betão leve, Figura 2.12. O estudo e emprego dos betões realizados com agregados de argila expandida e xisto expandidos tem vindo a sofrer um enorme incremento desde 1970, proporcionando um conhecimento aprofundado das principais propriedades características destes agregados, bem como do comportamento do betão com eles produzido [1].
Figura 2.12 – Aspeto da construção de uma plataforma petrolífera situada no mar do norte [14].
Em Portugal existem várias obras realizadas com betão leve. São de salientar a EXPO98, sendo ela uma das maiores e mais bonitas obras de Portugal e o alargamento do tabuleiro da Ponte 25 de Abril, Figura 2.13, onde se aplicou betão leve fabricado com um agregado leve muito usual, a argila expandida [1].
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Existem também outras obras sendo algumas de grande porte onde foi utilizado betão leve, Figura 2.14, mais propriamente fabricado com aglomerado leve em específico, a argila expandida, sendo elas as Marina City Towers construídas em Chicago no ano de 1962, a cobertura do estádio de Newcastle. Também tem sido utilizado na pré- fabricação de vigas retangulares em I ou em caixão, painéis, bancadas e degraus de estádios entre outras [1].
Figura 2.14 – Betão leve [16].
O seu uso está especialmente recomendado nos casos em que os pesos próprios superem as sobrecargas, em obras de reabilitação, ou nas situações em que por critérios de projeto seja conveniente usar um betão com uma densidade inferior à habitual. A redução que em alguns casos chega a atingir, 40 % do peso próprio de um betão convencional, pode conduzir a uma economia global considerável [1].
2.6 – Blocos de betão leve
Uma das aplicações dos betões leves passa pelo fabrico de blocos de betão leve, e é precisamente esse tipo de aplicação que importa estudar, para o desenvolvimento do presente trabalho de investigação [12].
O fabrico de blocos de betão leve é muito recente no nosso país tendo surgido há mais de duas décadas e como forma de encontrar soluções técnicas alternativas que oferecessem melhor comportamento térmico e leveza. Noutros países, em que o clima é
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mais frio, como por exemplo no norte da Europa o uso de blocos de betão leve já se verifica há mais de 50 anos [12].
Relativamente à geometria dos blocos de betão leve, em Portugal não há necessidade de utilizar um bloco maciço, não se justificando termicamente que tal aconteça. Por isso a percentagem da furação dos blocos chega a ser 50% superior à de outros países, Figura 2.15 [12].
Figura 2.15 – Blocos de betão leve correntes.
Em Portugal o uso de blocos de betão leve é bastante corrente. Segundo Brito et. al. [12], estes são geralmente aplicados em cinco áreas preferenciais: envolvente de edifícios, compartimentação interior de edifícios, pequenas construções ou na indústria, blocos arquitetónicos e blocos térmicos.
Os blocos aplicados nas envolventes dos edifícios, Figura 2.16, são blocos que necessitam de apresentar um adequado desempenho térmico, acústico, de impermeabilização à água, de capacidade resistente e de resistência ao fogo [12].
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Figura 2.16 – Blocos aplicados nas envolventes dos edifícios [16].
Este tipo de blocos designados por Série “Térmico” e Série “Isolbloco” [12] têm normalmente as seguintes dimensões: 50x15x20 cm; 50x20x20 cm; 50x25x20 cm; 50x30x20 cm; 40x32x20 cm. A sua resistência à compressão é superior a 2.5 MPa, o coeficiente de transmissão térmica varia entre 1.70 e 0.75 W/m2.ºC, o isolamento sonoro está compreendido entre 44 e 50 (dB), a sua classe de reação ao fogo é M0 e o comportamento ao fogo é CF 180 a CF 240 [12].
Por sua vez, os blocos aplicados na compartimentação interior dos edifícios, Figura 2.17, são blocos que geralmente apresentam espessuras entre 8 cm e 15 cm, sem ter uma função estrutural relevante, e destacando-se dos correntes devido ao seu baixo peso e ao seu bom comportamento acústico [12].
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Este tipo de blocos designados por “Bloco Leve Industrial” [12], normalmente com as dimensões: 50x08x20 cm; 50x10x20 cm; 50x12x20 cm, têm uma resistência à compressão superior a 2.5 MPa, têm um coeficiente de transmissão térmica que varia
entre 2.50 e 2.30 W/m2.ºC, um isolamento sonoro compreendido entre 39 e 42 (dB), a
sua classe de reação ao fogo é M0 e o seu comportamento ao fogo é CF 90 a CF 120 [12].
Por sua vez, os blocos utilizados em pequenas construções ou na indústria, Figura 2.18, são os blocos de alvenaria que mais se vendem em Portugal, e cujas espessuras variam entre os 15 cm e os 20 cm. A sua vantagem principal é a leveza, mas também tem outras propriedades que os distingue tal como o seu comportamento térmico, acústico e a capacidade resistente à compressão. Estes blocos são aplicados principalmente em naves industriais, armazéns, instalações agrícolas e muros de vedação [12].
Figura 2.18 – Blocos aplicados em pequenas construções ou na indústria [18].
Este tipo de blocos designados por “Bloco Leve Industrial” [12], normalmente com as dimensões: 50x15x20 cm; 50x20x20 cm, têm uma resistência à compressão superior a 2.5 MPa, têm um coeficiente de transmissão térmica que varia entre 2.10 e 1.8 W/m2.ºC, o isolamento sonoro compreende-se entre 44 e 46 (dB), a sua classe de reação ao fogo é M0 e o comportamento ao fogo é CF 120 a CF 240 [12].
Os blocos arquitetónicos, Figura 2.19, são blocos concebidos para permanecer à vista no interior ou no exterior do edifício. Tem-se verificado uma crescente utilização deste tipo
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de blocos, embora a incorporação de betão leve seja ainda reduzida devido ao facto de não se tirar partido em termos estéticos e devido ao facto do seu fraco comportamento na presença de água [12].
Figura 2.19 – Blocos arquitetónicos [12].
Os blocos técnicos, Figura 2.18, são produtos de pequena série desenvolvidos para determinados segmentos de mercado em que se pretende potenciar determinadas funções específicas como a função térmica ou acústica [12].
Figura 2.20 – Blocos técnicos destinados à correção acústica de salas ou aplicado em barreiras acústicas [12].
Este tipo de blocos designados por “Sonicbloco”, normalmente com as dimensões: 50x20x20 cm, com o peso unitário de 14.2 Kg, têm uma resistência à compressão de 2.5 MPa,, o isolamento acústico é de 45 (dB),o coeficiente de absorção acústico é de 0.80 e a classe de reação ao fogo é M0 [12].
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2.7 – Considerações finais
Através do estudo deste capítulo é possível adquirir conhecimentos sobre agregados e blocos de betão leve nomeadamente as propriedades e aplicações na construção civil. Os blocos de betão são uma mistura devidamente proporcionada e são compostas por agregados, ligante hidráulico, água e eventualmente adjuvantes. Como o betão é um material extremamente coeso e resistente é utilizado com muita frequência na construção civil a nível mundial.
A argila expandida é um agregado leve e serve para a produção de betão leve. Foram apresentadas diversas construções à base deste tipo de agregado leve.
Segundo a norma NP ENV 206 (1993), citada em [5], agregado pode ser definido como “material constituído por substâncias naturais ou artificiais, britadas ou não, com partículas de tamanho e forma adequados para o fabrico do betão”. Quando o peso especifico de um agregado é inferior aos valores dos agregados normalmente utilizados no fabrico do betão têm o nome de agregado leve. Este tipo de agregados são importantes uma vez que o objetivo visa em diminuir o peso especifico do betão utilizado na construção civil diminuindo assim o peso próprio de um determinado elemento construtivo. O que distingue o betão leve do betão normal é por apresentar uma massa volúmica menor.
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