agregados de argila expandida em estruturas de pavimentos

V JORNADAS LUSO-BRASILEIRAS
DE PAVIMENTOS: POLÍTICAS E TECNOLOGIAS
Simão Priszkulnik
Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie
Rua Itambé, 45 01239-001 São Paulo – SP Brasil
Telefone: 2114-8341 Fax: 2114-8553 e-mail: [email protected]
Painel III: Integração das Novas Tecnologias
AGREGADOS DE ARGILA EXPANDIDA EM ESTRUTURAS DE PAVIMENTOS
SUMÁRIO
O trabalho diz respeito às múltiplas aplicações do agregado leve de argila expandida na
construção civil, com destaque à execução da infra-estrutura de pontes e viadutos e seus
respectivos pavimentos, pavimentos rodoviários, e estruturas e pavimentos de hangares
aeroviários. A sua aplicação se estende à produção de concretos hidráulicos de cimento
Portland ou de cimento aluminoso, como de concretos betuminosos. A sua baixa massa
específica permite empregá-lo em associação a agregados naturais comuns, de modo a produzir
concretos com massas específicas variáveis, objetivando limitar o peso próprio da estrutura.
Por outro lado são importantes as propriedades de resistência ao fogo, de inocuidade na reação
álcali-agregado e contribuição à propriedade de anti-derrapagem dos pavimentos betuminosos
PALAVRAS-CHAVE:
agregado
leve
de
argila
expandida;
concreto
leve;
propriedades; empregos.
ABSTRACT
EXPANDED CLAY AGGREGATES IN PAVEMENT STRUCTURES
The work is related to the multiple applications of lightweight expanded clay aggregate in civil
construction, with prominence to the infrastructure of bridges and viaducts and their
pavements, highways pavements and structures and pavements of airplanes maintenance
hangars. Its application extends to the production of hydraulic concretes prepared with
Portland cement or aluminous cement, as well as to bituminous concretes. Its low specific
gravity allows to use it in association with common natural aggregates, in order to produce
concretes with variable densities, aiming at limiting the structure’s dead load. On the other
hand are important the properties of fire resistance, innocuous alkali-aggregate reactivity and
improvement of skid resistance of pavements.
KEY WORDS: expanded clay lightweight aggregate; lightweight concrete; properties; uses.
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1. BREVE HISTÓRICO; PRODUÇÂO DE ARGILA EXPANDIDA NO BRASIL E
EM PORTUGAL
Credita-se a Stephen J. Hayde, de Kansas City – Missouri, o pioneirismo pela produção de
agregado leve de argila expandida, na primeira década do século XX. A aplicação inicial do
concreto leve de argila expandida em escala industrial ocorreu durante a Primeira Guerra
Mundial, quando a United States Fleet Corporation, em programa com o National Bureau of
Standards, desenvolveu a construção de embarcações oceânicas em concreto leve, de modo a
substituir o emprego do aço, então escasso [1].
Com o sucesso da construção do navio Atlantus, de 3.000 t, em 1918, o Engenheiro Naval R.J.
Wig projetou e supervisionou a construção, em Mobile – Alabama, do navio tanque, de 7500 t
e comprimento de 144 m, denominado U.S.S. Selma, o qual foi lançado ao mar em 26 de junho
de1919. Sua estrutura de concreto armado consumiu 2.000 m3 de concreto leve de folhelho
expandido. Após vários anos de operação, o navio foi parcialmente submerso. Em julho de
1953, o Engineers Testing Laboratory, de Houston – Texas, a pedido do Expanded Shale, Clay
and Slate Institute, realizou inspeção na estrutura do navio, incluindo a extração de
testemunhos do concreto. Os resultados de resistência à compressão do concreto, em corpos de
prova cilíndricos de 15 cm de diâmetro e 30 cm de altura, evoluíram, após 34 anos de
permanência no ambiente marinho, dos 39 MPa originais para o intervalo de 57 a 78 MPa,
confirmando a excelente durabilidade [2].
O agregado leve de argila expandida produzido no Brasil, denominado “Cinasita”, é produzido
pela Cinexpan (Argexpan Indústria de Argila Expandida Ltda), localizada no município de
Várzea Paulista, a 50 km da cidade de São Paulo, tendo sido desenvolvido em estudos
realizados na Seção de Cerâmica do IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de
São Paulo para a empresa Cinasita Construção Industrializada [3]. O processo adotado para a
produção da “Cinasita” é denominado de nodulação, pelo qual a matéria prima é pelotizada ou
britada e a expansão é provocada em forno rotativo, resultando grãos de granulometria variada,
de formato arredondado regular, com o âmago formado por massa esponjosa micro-celular,
envolta por uma casca cerâmica vitrificada, resistente e impermeável, que confere ao agregado
uma porosidade fechada [4]. O forno empregado para a produção da “Cinasita” tem
comprimento de 50 m, diâmetro de 2,4 m, o tempo de uma rotação é de 30 a 50 segundos, o
tempo de permanência da argila no forno é, em média, de 2h e o combustível utilizado é o óleo
BPF. As etapas de produção são as seguintes [6]:
a) homogeneização da matéria-prima;
b) desintegração, de modo a reduzir os grandes torrões ao tamanho máximo de 5 cm;
c) mistura e nova homogeneização, deixando a argila com a plasticidade adequada para a
etapa de extrusão;
d) laminação, em que o material passa por dois cilindros rotativos e os grãos ficam
limitados ao tamanho máximo de 5 mm;
e) pelotização em maromba, em que um parafuso sem fim força a massa plástica contra
uma grande placa circular perfurada com orifícios circulares. O material que sai pelos
orifícios é cortado por uma lâmina rotativa montada em frente à maromba, resultando
cilindros com altura e diâmetro aproximadamente iguais a 15 mm;
f) secagem e queima no forno rotativo;
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g) resfriamento;
h) estocagem, classificação granulométrica e estocagem final para distribuição.
Há 2 empresas produtoras de agregado leve de argila expandida em Portugal, a saber: Argex
Argila Expandida Ltda., localizada na zona industrial de Bustos, em Aveiro, e a Maxit Argila
Expandida S.A., sucessora da Leca Portugal, situada em Avelar.
Segundo W.G. Bauer [apud 3], as reações que ocorrem quando uma argila é aquecida num
forno rotativo para formar agregado leve abrangem os seguintes períodos:
a) secagem (remoção da água de moldagem e de umidade);
b) remoção de água adsorvida e de matéria orgânica;
c) oxidação de enxofre, ferro, carbono e outros elementos;
d) dissociação – redução de carbonatos de cálcio e magnésio, sulfatos, óxidos férricos e
óxido ferroso;
e) vitrificação, isto é, primeira formação de vidro ou fusão incipiente;
f) período piroplástico em que algumas argilas, folhelhos e ardósias incham ou expandem.
No caso de ocorrer a fusão total, em que há predominância de fase líquida de baixa
viscosidade, desaparece a estrutura celular e a forma do agregado é perdida.
As condições necessárias para que o inchamento ou expansão piroplástica de uma argila ou
folhelho produza uma estrutura celular, essencial para um agregado leve de alta qualidade, são
as seguintes:
a) o material na condição piroplástica deve possuir um teor suficiente de vidro para tapar
os poros e reter os gases formados;
b) o material deve conter quantidade adequada de substâncias produtoras de gases para
produzir o grau de inchamento suficiente para produzir a massa especifica aparente
desejada;
c) as substâncias produtoras de gases devem liberar uma quantidade adequada, em
velocidade adequada, dos componentes voláteis, numa temperatura e momento que
coincidam com as condições piroplásticas ótimas do material;
d) nessas condições pré-estabelecidas de tempo-temperatura-formação de vidro, o vidro
deve possuir uma viscosidade adequada que permita a formação de um grande número
de bolhas ou vesículas para dar uma baixa massa específica aparente à partícula do
agregado leve e dar a uma espessura de parede das vesículas que leve à máxima
resistência ao esmagamento da partícula do agregado leve;
e) o material deve inchar em uma estrutura celular na temperatura a mais baixa possível,
por razões econômicas. Por outro lado, essas temperaturas baixas de inchamento não
devem ser muito baixas pois, posteriormente, com a presença de fundentes ou sais
alcalinos, haverá a liberação de compostos solúveis que irão enfraquecer o concreto
leve;
g) a faixa ou intervalos de temperaturas em que ocorre o inicio do inchamento e a fusão
total deve ser superior a 20 oC, para evitar que os fragmentos de agregado leve grudem
entre si e provoquem o entupimento do forno.
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As argilas e folhelhos argilosos mais promissores para a fabricação de agregados leves, em
temperaturas compreendidas entre 1100 °C e 1350 °C, são aqueles ricos em ilita, em ilitamontmorilonita, vermiculitas, eloritas, paligorsquitas e sepiolitas. Estes argilo-minerais se
aproximam dos limites estabelecidos por C. M. Riley e contêm teores elevados de ferro no
reticulado cristalino ou como óxidos e hidróxidos de ferro para liberar oxigênio nas
temperaturas e condições adequadas. Por outro lado, em oposição aos argilo-minerais do grupo
da caulinita, contêm teores apreciáveis de elementos alcalinos e alcalino-terrosos adequados
como fundentes e formadores de vidros durante a queima rápida.
Cumpre mencionar que C.M. Riley considera que a reação mais importante para a produção de
gás no inchamento piroplástico de argilas é a reação expressa pela equação: 6Fe2O3 (hematita)
→ 4Fe304 (magnetita) + O2 , embora argilo-minerais e outros silicatos hidratados possam,
também, contribuir com oxigênio, hidrogênio e água para a formação da estrutura celular.
Adicionalmente, cerca de 1% de carbonatos ou sulfatos alcalino-terrosos são suficientes para
produção de gases; o carbono, em várias formas, existentes em argilas ricas em matérias
orgânicas e em folhelhos pirobetuminosos pode, também, contribuir para a formação da
estrutura celular dos agregados leves [3].
Há importantes trabalhos de campo e de laboratório desenvolvidos no Brasil visando a
implantação de fábricas de agregado leve de argila e folhelho expandidos.
Massapés e folhelhos argilosos do Recôncavo Baiano foram estudados por J.Vieira de Souza e
considerados aptos à produção econômica de agregados leves. Os resultados constam da sua
Ttese de Doutoramento na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, tendo anotações
do trabalho sido publicadas na Revista Cerâmica [5].
O estudo do aproveitamento de argilas do município de Santo Amaro, no Recôncavo Baiano,
foi retomado por equipe do CEPED – Centro de Pesquisas e Desenvolvimento do Estado da
Bahia, com a produção, na fábrica da “Cinasita”, de agregados leves e a moldagem, no
CEPED, de painéis de concreto leve destinados à construção de casas [6].
As dificuldades enfrentadas pelo então DNER – Departamento Nacional de Estradas de
Rodagem, devidas à escassez de materiais granulares na Região Amazônica, quando da
pavimentação da rodovia Manaus – Porto Velho, além das grandes distâncias das pedreiras
fornecedoras de britas naturais aos centros consumidores de Manaus - AM, Belém - PA, Porto
Velho - RO e Rio Branco - AC, estimularam o IPR – Instituto de Pesquisas Rodoviárias do
DNER a desenvolver estudo técnico-econômico para a implantação de fábricas de agregado
leve na região [7], [8] .
Registram-se, adicionalmente, os estudos desenvolvidos com amostras de argilas e folhelhos de
diversas formações geológicas do Rio Grande do Sul, para a produção de agregados leves.
Estes estudos referiram-se, também, à possibilidade de sinterização de cinzas volantes das
centrais termelétricas para a produção de agregados leves [9].
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Com metodologia de prospecção baseada em critérios geológicos, foram estudados cerca de
450 afloramentos de rochas argilosas no Estado de São Paulo, cujos resultados constam de
Tese de Livre Docência na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo [10].
2. PROPRIEDADES DOS CONCRETOS LEVES DE ARGILA EXPANDIDA
Os concretos leves estruturais apresentam massa específica (ou “massa volúmica” na
terminologia de Portugal) abaixo de 2000 kg/m3, conforme ilustra a tabela 1.
Tabela 1 - Valores de referência da massa específica (“massa volúmica”) (γ)
de concretos leves estruturais (apud [11] )
Referência
Massa Específica (kg/m3)
RILEM (1075)
γ < 2.000
CEB – FIP (1977)
γ < 2.000
NS 3473 E (1998)
1.200 < γ < 2.000
ACI 213 R-87 (1999)
1.400 < γ < 1.850
CEN prEN206-25 (1999)
800 ≤ γ ≤ 2.000
Para os concretos preparados com agregados comuns, o peso próprio da estrutura é
significativamente influenciado pela massa específica do concreto. Exemplificando para a
estrutura de um edifício de apartamentos, com vãos pequenos, da ordem de 4 a 6 m, a
espessura média do concreto é de 17 cm por pavimento. Admitindo uma carga total de 0,9 t/
m2/ pavimento, é razoável a seguinte distribuição de cargas, da qual se depreende que quase a
metade do peso total nas fundações provém do concreto [12]:
peso próprio do concreto comum
0,17 m x 2.400 kg/m3
carga acidental
outras cargas permanentes (paredes, pisos)
Total
= 410 kg/m2 ou 45% do total
= 150 kg/m2 ou 17% do total
= 340 kg/m2 ou 38% do total
= 900 kg/m2
Nas pontes de grandes vãos, por sua vez, quer em concreto, como em aço, a maior parcela da
carga é representada pelo peso próprio, com porcentagem superior a 80%, conforme
exemplificado na tabela 2, da qual se infere que uma diminuição, por exemplo, de,
aproximadamente, 12% na massa específica do concreto permitiria aumentar a capacidade de
resistência das duas pontes em concreto, para suportar cargas móveis, respectivamente de 4
para 16% (4 vezes mais) e de 17 para 27% (60% a mais) (apud [12] ) :
Vão
(m)
1.298
305
140
Tabela 2 – Cargas permanentes e úteis em pontes (apud [12] )
Carga
Designação
Local
Permanente
Pênsil metálica de Verrazano
New York
89 %
Em arco de concreto
Sidney - Austrália
96 %
Em concreto Protendido
Rio Tocantins, Brasil
83 %
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Carga
Útil
11 %
4%
17 %
Além da redução da massa específica do material da estrutura, o outro processo para se projetar
grandes vãos é através do aumento da resistência do material [12]. A propósito, a Norma
Mercosul NM 35/95 estabelece a correlação entre a resistência à compressão aos 28 dias de
idade e a massa específica do concreto leve de agregado leve, conforme transcrita na tabela 3.
Tabela 3 – Valores correspondentes de resistência à compressão e
massa específica do concreto leve [13]
Resistência à compressão aos 28 dias de idade
Massa específica aparente
(MPa) (valores mínimos)
(kg/m3) (valores máximos)
28
1.840
21
1.760
17
1.680
No Guia de Concreto Estrutural de Agregado Leve, são mencionadas resistências à compressão
de projeto entre 20,7 e 34,5 MPa, e em indústrias de pré-moldados e protendidos é usual o
valor de 34,5 MPa. Por outro lado, a substituição de agregado com dimensão máxima de 19
mm por outro de 12,5 mm ou de 9,5 mm pode elevar a resistência para 44,8 MPa ou até 48,2
MPa . Alcançar valores maiores da resistência à compressão pode exigir o emprego de areia
natural como agregado miúdo e a redução da relação água/cimento com a utilização de aditivos
redutores de água [14].
Na Noruega, as estruturas de pontes marítimas executadas em concreto leve de agregado leve
são projetadas com resistência característica à compressão em cubos de 55 a 69 MPa
(aproximadamente, 44 a 56 MPa, em corpos de prova cilíndricos), com relação
água/aglomerante que baixou de 0,40 para 0,33 e com adição de sílica ativa [15].
A otimização da relação entre a massa específica e a resistência à compressão do concreto pode
ser obtida pelo emprego de agregados miúdo e graúdo leves, pelo uso de agregado miúdo
natural e graúdo leve ou, ainda, compondo o agregado graúdo com parcelas natural e leve, de
modo a viabilizar a produção de concretos com massa específica especificada, resultando
diminuição do peso próprio da estrutura, com o que se aliviam as cargas às fundações ou se
viabiliza a ampliação de estruturas existentes. Por outro lado, a massa específica e a
condutividade térmica do concreto caminham no mesmo sentido, incrementando o isolamento
térmico proporcionado pelos concretos de menor massa específica.
Desenvolveu-se, a propósito, estudo na Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana
Mackenzie, com a utilização de cimento composto com escória granulada de alto forno (tipo
CP II-E 32, com teor de escória de até 34% em relação à massa do aglomerante), areia natural
quartzosa, brita granítica, argila expandida e água da rede de abastecimento da Universidade
[16]. Constam das tabelas 4 e 5 as características granulométricas dos agregados e as
composições e propriedade dos concretos.
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Tabela 4 – Características granulométricas dos agregados empregados no estudo de
concretos com massas específicas variáveis [16]
Agregado
Dimensão máxima (mm)
Módulo de finura
Areia natural quartzosa
4,75
2,63
Brita granítica
19,0
6,83
Argila epandida
25,0
7,36
Tabela 5 - Composições dos concretos preparados e suas respectivas propriedades [16 ]
Concretos
Registros
Traço em massa
cimento: agregado total
( 1:m )
Cimento CPII-E.32
Areia quartzosa (a)
Brita granítica
Argila expandida
Brita granítica
Relação água / cimento (x)
Índice de consistência
(abatimento do tronco
cone) mm
Massa
específica
do
concreto fresco (kg/m3)
Massa específica do
concreto endurecido aos 28
dias de idade (kg/m3)
Consumo de cimento
(kg/m3)
I
I
I
I
I
I
1,0 : 4,0
1,0 : 4,0
1,0 : 4,0
1,0 : 4,0
1,0 : 4,0
1,0 : 4,0
1,0
2,5
0,0
1,5
0,0
0,67
1,0
2,5
0,3
1,2
0,3
0,71
1,0
2,5
0,6
0,9
0,6
0,66
1,0
2,5
0,9
0,6
0,9
0,64
1,0
2,0
1,6
0,4
1,6
0,58
1,0
1,65
2,35
0,0
2,35
0,52
40
50
60
50
50
60
1538
1572
1635
1778
1961
2308
1573
1600
1656
1802
1982
2354
272
275
289
320
355
418
Resistência à compressão
10,6
10,1
14,7
13,2
19,8
aos 28 dias de idade (MPa)
a = areia (em massa); m = agregado total (em massa); x = relação água/ cimento(em massa)
Para a correlação entre as resistências à compressão e à tração, apresentam-se na tabela 6
expressões adotadas pelo American Concrete Institute e o CEB – FIP (apud [11]).
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27,1
Tabela 6 – Correlação entre as resistências à compressão de concretos leves (apud [11])
Resistência à tração (MPa)
Referência
Observações
Compressão diametral
Flexão
0,5
0,5
0,42.fc
0,46.fc
Agregado leve
ACI 318 (1995)
0,5
0,5
0,48. fc
0,53. fc
Areia e agregado leve
CEB – FIP (1977)
0,23. fcu0,67
0,46.fcu0,67
fc = resistência à compressão em corpos de prova cilíndricos, em MPa
fcu = resistência à compressão em corpos de prova cúbicos, em MPa.
O módulo de elasticidade do concreto (Ec) é função da massa específica (γ) e da resistência à
compressão (fc28). O Guia ACI 213 [14] adota a seguinte expressão: Ec = 0,1365.γ1,5.√fc28 ,
com γ em kg/m3 e Ec e fc28 em kgf/cm2. A curva tensão–deformação dos concretos com
agregados leves apresenta comportamento linear até cerca de 80% do carregamento último, em
vez de 60%, normalmente verificado com o concreto comum. Adicionalmente, a parte
ascendente da curva torna-se mais linear à medida que a resistência do concreto cresce,
enquanto a parte descendente da curva, após a ruptura, torna-se mais íngreme (apud [11])
Examinando a interface entre o agregado leve e a matriz aglomerante, observa-se baixa
porosidade e alta ancoragem mecânica entre o agregado e a matriz, conseqüência da absorção
de água e da rugosidade da superfície do agregado. A natureza da interação entre o agregado
leve e a matriz de cimento depende essencialmente do teor de umidade do agregado. Quando
os agregados leves utilizados forem forem previamente saturados, a natureza da zona de
transição será muito próxima da observada nos concretos com agregados comuns. Entretanto,
quando se utilizam agregados leves com baixo teor de umidade, ocorre uma redução
significativa da espessura da zona de transição. Esse fato pode ser atribuído à redução da
relação água/cimento da matriz ao redor do agregado em função da absorção de água, efeito
esse denominado de "filtragem" ou "densificação", bem como a redução do efeito parede,
conseqüência da rugosidade e da porosidade dos agregados leves. O efeito de "filtragem" dos
agregados leves, além de reduzir a espessura da zona de transição agregado-pasta, reduz a
possibilidade do acúmulo de água ao redor dos agregados, especialmente na parte inferior, em
decorrência da exsudação (apud [11]).
Em decorrência da sua estrutura física peculiar, os concretos leves apresentam excelentes
qualidades como isolantes térmicos. Empregando agregado leve de granulometria
compreendida na faixa de 10 a 20 mm, cujo coeficiente de condutibilidade térmica, no estado
solto, é de 0,085 kcal/mh°C, num concreto de massa específica entre 1.000 a 1.100 kg/m3,
resulta para o concreto coeficiente de condutividade térmica de 0,25 kcal/mh°C. Para concreto
estrutural, de massa específica igual a 1.550 kg/m3, o coeficiente de condutividade térmica é de
0,40 kcal/mh°C. A tabela 7 apresenta valores obtidos experimentalmente para propriedades
térmicas de concretos leves estruturais e concretos comuns, evidenciando a redução da
absorção e da transferência para o ambiente externo do calor proveniente da radiação solar.
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Tabela 7 – Propriedades térmicas de concretos leves e concretos comuns (apud [11])
Propriedades
Concreto leve
Concreto comum
Massa específica (kg/m3)
1.850
2.400
Resistência à compressão (MPa)
20 a 50
20 a 70
Calor específico (cal/g.°C)
0,23
0,22
Condutividade térmica (W/m.K)
0,58 a 0,86
1,4 a 2,9
Difusividade térmica (m2/h)
0,0015
0,0025 a 0,0079
Coeficiente de expansão térmica (10-6/°C)
9
11
Argilas e folhelhos expandidos são agregados particularmente indicados para concretos
isolantes-refratários. Quando preparados com cimentos aluminosos (cimentos de aluminato de
cálcio), tais concretos apresentam propriedades termo-isolantes excelentes, ppdendo suportar
temperaturas entre 1.000 °C e 1.200 °C [17].
Segundo a exigência da NM 35, a retração por secagem não deve ser maior do que 0,10% [13].
3. APLICAÇÕES DO CONCRETO LEVE DE ARGILA EXPANDIDA
O Expanded Shale Clay and Slate Institute apresenta relação de inúmeras aplicações de
agregados leves de argila, folhelho e ardósia expandidos, destacando-se as seguintes [18]:
. construção de edifícios de múltiplos andares, uma vez que o concreto leve estrutural pode ser
dosado para resistência à compressão da mesma ordem de grandeza do concreto comum, com
a vantagem da redução do peso próprio de 25 a 35%, diminuindo a carga nas fundações, além
da menor taxa de armadura, melhor resposta a ações sísmicas e maior resistência ao fogo;
. produção de artefatos pré-moldados, como blocos para alvenaria, pavers para pátios de
estacionamento e calçamentos em geral; telhas para coberturas; painéis de fachadas, placas,
lajes e vigas em concreto armado e protendido, com maior facilidade no transporte e no
manuseio de peças mais leves;
. lajes em edifícios de estruturas metálicas; revestimento de estruturas metálicas para proteção à
ação do fogo;
. construção e reabilitação de pontes e viadutos;
. construção de plataformas de exploração de petróleo;
. execução de camada isolante térmica em pavimentos em regiões de clima frio;
. execução de pavimentos asfálticos, com maior resistência à derrapagem, uma vez que o
agregado não se torna polido à medida que o pavimento sofre desgaste, além da redução das
cargas de transporte do concreto, da maior facilidade no manuseio e da eliminação do
prejuízo
causado pelo destacamento de partículas capazes de atingir pessoas e veículos;
. construção de aterros aproximadamente 50% mais leves do que os aterros convencionais,
combinado com o maior ângulo de atrito interno, levando à redução das forças laterais a mais
da metade;
. isolação de redes de água e de vapor e outros fluidos termicamente sensíveis.
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A empresa portuguesa Argex indica as seguintes aplicações do agregado leve de argila
expandida, em função da faixa granulométrica [19]:
.
Faixa granulométrica do
Empregos
agregado leve
0 a 2 mm
Argamassa leve; reboco; betão refratário
Betão leve de elevada resistência; argamassa leve;
2 a 4 mm
abobadilhas e blocos de betão isolante
Betão para bombear; obras de grandes dimensões;
3 a 8 mm (F)
abobadilhas e blocos de betão isolante
Isolmentos com grande resistência; enchimentos de pequena
3 a 8 mm
espessura; terraços, floreiras e jardins
Isolamentos térmicos e acústicos; enchimentos leves;
8 a 16 mm
terraços, floreiras e jardins
Entre as obras de destaque executadas com o concreto leve de argila expandida, a Argex cita as
seguintes: túnel Madrid; ponte Europa; hospital da Universidade; recuperação do edifício
Valência, na Espanha; aplicação numa ETAR em Aveiro; pré-fabricação em Pombal e estação
de Metrô no Aeroporto Sá Carneiro na cidade do Porto.
A empresa portuguesa Maxit [20] cita o emprego da argila expandida na pré-fabricação de lajes
estruturais, barreiras acústicas, blocos para alvenaria externa e interna, blocos para drenagem,
paredes corta-fogo. Destaca a argamassa de nivelamento de pavimentos denominada ABS,
aplicada em espessuras de 4 a 50 mm, cuja superfície é completamente lisa e com as seguintes
vantagens: grande resistência superficial para suportar grandes cargas, elevada resistência à
flexão para suportar ações dinâmicas, baixa retração, período curto de endurecimento,
resistência à umidade, aplicação rápida e fácil, economia, baixo peso próprio e longa
durabilidade.
A empresa brasileira Cinexpan [4] menciona a utilização da argila expandida no enchimento de
lajes; produção de concreto estrutural; pré-fabricação de lajes, placas e painéis; regularização
de pisos; aplicação em isolamentos térmicos e acústicos; produção de blocos leves de alvenaria
e argamassas de revestimento. Entre as aplicações estruturais, citam-se a ampliação do Rio
Centro, no Rio de Janeiro; o pavilhão de exposições do Anhembi, em São Paulo e o edifício da
Faculdade de Economia e Administração da Universidade de São Paulo.
Particularmente para emprego em pavimentação asfáltica, os agregados devem atender às
exigências da ASTM D 692 [21] e D 1139 [22].
Apresentam-se nas fotos 1 a 12 pontes executadas em concreto estrutural leve de agregado
leve. Na foto 13 ilustra-se o emprego na pavimentação asfáltica [18].
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4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pelas propriedades de resistência mecânica, massa específica mais baixa, maior isolamento
térmico e acústico e resistência ao fogo, o concreto leve de argila expandida tem inúmeras
aplicações na construção civil, incluindo nas estruuras de pavimentos, como pontes e viadutos.
Quando aglomerado com aglomerante betuminoso, o pavimento resulta com maior resistência
à derrapagem, além da redução das cargas de transporte do concreto, da maior facilidade no
manuseio e da eliminação do prejuízo causado pelo destacamento de partículas capazes de
atingir pessoas e veículos. Particularmente nas regiões onde há carência de fontes de
abastecimento de agregados naturais de boa qualidade, a exemplo de certas áreas na Região
Amazônica, a instalação de plantas produtoras de agregado leve de argila ou folhelho
expandidos pode constituir alternativa técnica e economicamente viável.
5. REFERÊNCIAS
[1] ESCSI. “Lightweight Concrete – History, Applications, Economics”. Expanded Shale Clay
and Slate Institute, Oct. 1971.
[2] ESCSI. “Story of the Selma – Expanded Shale Concrete Endures the Ravages of Time”.
Expanded Shale Clay and Slate Institute, Jun. 1960, 2nd. Ed.
[3] SOUZA SANTOS, P. “Argilas para Fabricação de Agregados Leves”. Revista Cerâmica,
nos 47 e 48, Set.-Dez. 1966, p. 281-293.
[4] CINEXPAN Indústria de Argila Expandida. Informações técnicas disponíveis em
www.argexpan.com.br. Acesso em 28/5/2006.
[5] VIEIRA DE SOUZA, J.; BERGSTRÖM LOURENÇO, O. “Notas Preliminares sobre o
Emprego de Argilas e Folhelhos do Recôncavo Baiano do Estado da Bahia para a
Fabricação de Agregados Leves”. Revista Cerâmica, n° 66, 1966, p. 174-186.
[6] SANTOS, M.E.; SALOMÃO, J.R.; FARIAS, R.; COSTA,E. “Argila Expandida como
Agregado para Concreto Leve”. Instituto Brasileiro do Concreto, Reunião Anual de 1986.
[7] FERREIRA E CASTRO, P. “Informe sobre o Projeto de Pesquisa de Viabilidade Técnica
Econômica para Implantação de Fábrica de Argila Expandida na Região Amazônica”.
Colóquio sobre Agregados para Concreto, Instituto Brasileiro do Concreto, São Paulo,
1979.
[8] DNER – IPR. “Pesquisa de Viabilidade de Implantação de Fábrica de Argila Expandida
na Região Amazônica”. Relatório Parcial n° 1. Instituto de Pesquisas Rodoviárias,
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem, agosto de 1979.
[9] FORMOSO,M.L.L. “Argilas Expandidas para Concreto Leve”. Associação Brasileira de
Cimento Portland, 1970.
[10] DAMASCENO, E.C. “Pesquisa de Algumas Matérias-Primas para Agregados Leves”.
Tese de Livre Docência. Departamento de Engenharia de Minas, Escola Politécnica da
Universidade deSão Paulo, 1973.
[11] ROSSIGNOLO, J.A.; AGNESINI, M.V.C. “Concreto Estrutural Leve”. Concreto –
Ensino, Pesquisa e Realizações. Instituto Brasileiro do Concreto, v.2, p. 1333-1362. 2005
[12] VASCONCELOS. A.C. “Tecnologia do Concreto Leve de Argila Expandida –
Importância do Peso Próprio das Estruturas”. Instituto de Engenharia de São Paul, s.d.
[13] NORMA MERCOSUL. “Agregados Leves para Concreto Estrutural”. NM 35, 1995.
[14] AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. “Guide for Structural Lightweight Aggregate”.
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ACI 213R-87 (Reapproved 1999)
[15] HELLAND,S. “Lightweight Aggregate Concrete in Norwegian Bridges”. U.S.
Department of Transportation, Federal Highway Administration. HPC Bridge News,
n°11, Sept.-Oct. 2000.
[16] FERRAZ. P.G.; PRISZKULNIK, S. “Argila Expandida na Produção de Concretos com
Massas Específicas Variáveis”. Instituto Brasileiro do Concreto, Reunião de 2003.
[17] PRISZKULNIK, S.; TEZUKA, Y.; SBRIGHI, C. CINCOTTO,M.A. “Concretos
Refratários”. Publicação n° 947, Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São
Paulo, 1972.
[18] ESCSI. “Projects Using Structural Lightweight Aggregate and Concrete”. Expanded
Shale Clay and Slate Institute. Disponível em www.escsci.org. Acesso em 28/5/2006.
[19] ARGEX Argila Expandida Ltda. Informações técnicas disponíveis em www.argex.pt
Acesso em 28/5/2006.
[20] MAXIT Argila Expandida S.A. Informações técnicas disponíveis em www.optiroc.pt
Acesso em 28/5/2006.
[21] ASTM. “Standard Specification for Coarse Aggregate for Bituminous Mixtures”.
American Society for Testing and Materials, Designation D 692-00(2004).
[22] ASTM. “Standard Specification for Aggregate for Single or Multiple Bituminous
Surface”. American Society for Testing and Materials, Designation D 1139-00(2004).
Figura 1 Ponte Benicia-Martinez
Localização: entre as cidades de Benicia e Martinez, Califórnia.
Figura 2
Ponte William Preston Lane
Localização: Chesapeake Bay at Annapolis, Maryland.
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Figura 3 Ponte Heart of América
Localização: Kansas City, Missouri
Figura 4 Ponte Neuse River
Localização U.S. 17 at New Bern, North Caroline
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Figura 5 Construção da Ponte Ohio Turnpike Twin
Localização: U.S. 17 at New Bern, North Caroline
Figura 6 Ponte Raftsundet (vãos centrais de 202m e 298m; vãos laterais de 86m e 125 m)
Localização: Raftsundet Sound, Nordland, Norway
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Figura 7 Ponte Antioch
Localização: Antioch, California
Figura 8 Ponte Brooklyn
Localização: New York,New York
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Figura 9 Ponte Coronado
Localização: San Diego, Califórnia
Figura 10 Bergsφysund (comprimento de 844,8 m)
Localização: Mφre & Romsdal, Norway
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Figura 11
Ponte Stφvset (vão central de 220 m e vãos laterais 2 x 100 m)
Localização: Nordland, Norway
Figura 12 Ponte Stolmen (vão livre de 301 m)
Localização: Hordaland, Norway
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Foto 13 65 km de Pavimento Asfáltico
Localizaçao: Cowley County, Kansas
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