BETÃO

O consumo de betão em todo o mundo ronda os 12 biliões de toneladas/ano. A habilidade do betão a resistir à água sem grande deterioração é extraordinária para controlar, armazenar e transportar água. Podem fabricar-se todos os tipos de feitios e tamanhos, isto acontece porque a consistência do betão frescos é muito plástica, o que permite que seja colocada facilmente em cofragens. Normalmente é o material mais barato e mais disponível.

No que diz respeito à manutenção, o betão não apresenta corrosão, não precisa de tratamentos de superfície (acabamento) apresenta boa resistência ao fogo, esta aumenta com o tempo. O betão praticamente não requer manutenção, e de um modo geral não apresenta grandes problemas de fadiga.

Constituintes de Betão:

Ligante hidráulico (cimento) – produtos de hidratação são estáveis debaixo de água

Agregados (fino e grosso) – material granular, como areia e brita

Água – responsável pelas reacções de hidratação com o cimento

Adições – (pozolana, cinzas volantes, escórias de alto forno)

Adjuvantes – (aceleradores e retardadores de presa, plastificantes, introdutores de ar)

Tipos de Betão: 

  Segundo o peso:

·         Betões pesados (> 3200 Kg/m³)

·         Betões normais (< 2400Kg/m³)

·         Betões leves (< 1800Kg/m³)

  Segundo a resistência (28 dias)

·         Elevada resistência (> 40MPa)

·         Resistência normal (de 20 a 40 MPa)

·         Baixa resistência (< 20MPa)

 

Diferentes tipos de betão:

• Betão de enchimento -> betão que não é compactada e que apresenta resistência à compressão muito baixa, são auto-nivelantes que podem conter adições expansivas para reduzir a retracção. Usada para enchimento de escavação

• Betão permeável -> são seco, com reduzida quantidade de cimento, (100 a 150 Kg/m³); são monogranulares e as resistências à compressão são muito elevadas. Aplica-se em lajes de ensoleiramento ou condutas de drenagem.

• Betão impermeável -> reduzida permeabilidade à água, a relação a/c é muito reduzida (<0,45) e com muitas partículas solidas com dimensão (<75μm), dosagem elevada de cimento ou introdução de adições. Usam-se plastificantes ou superplastificantes para reduzir a dosagem de água. Aplica-se para reservatórios ou em obras em ambientes agressivos.

• Betão celular -> betão com elevadas bolhas de ar (dimensão entre 0,2 a 1 mm) ocupando cerca de 30 a 80% do volume do betão; a relação a/c é 0,5 a 0,6 e a massa volúmica do betão é baixa (150 a 1500Kg/m³). A resistência à compressão (0,5 a 1 MPa) e a elasticidade (1 a 12 GPa) são muito reduzidas. Têm retracções apreciáveis, boa resistência ao gelo-degelo e fraca resistência à carbonatação. São aplicados em isolamentos térmicos de edifícios ou piscinas, enchimentos de escavação e blocos de paredes divisórias.

• Betão resistente ao gelo-degelo -> betão que suporta acção de congelamento e descongelamento da água que existe nos poros, sem deterioração. Adiciona-se um adjuvante introdutor de ar, a sua resistência advem das bolhas de ar de pequena dimensão, espaçada que permitem acomodar a água, quando esta se transforma em gelo. Aplica-se em ambientes frios (temperaturas abaixo de 0ºC).

• Betão colocado debaixo de água -> no estado fresco têm coesão elevada para evitar a dispersão do ligante na água. Introduz-se adjuvante para manterem o betão coeso enquanto estiver em repouso, e quando estiver em movimento, a viscosidade diminui e a massa apresenta-se fluida. Aplica-se em obras marítimas e hidráulicas.

• Betão em massa -> Aplicados em grandes massas de volume, quando há uma grande quantidade de calor libertado por reacções de hidratação do cimento. A limitação da elevação da temperatura é importante para evitar fissuração. Assim, a dosagem de cimento é reduzida e os agregados têm grandes dimensões. Usa-se pozolana para controlar a elevação da temperatura. Aplica-se para barragens, maciços de fundação ou outros elementos espessos.

• Betão projectado -> é colocado por projecção. A trabalhabilidade e a composição permitem que seja colocado sem perda de material. Apresenta rápido endurecimento, sendo possível colocar em camadas de maior espessura. As dosagens de cimento são mais elevadas do que os betões convencionais. A máxima dimensão do agregado é reduzida e a dosagem em água é ajustada pelo operador.É aplicado em tuneis, estabilização de taludes e na reparação de estruturas.

• Betão branco/colorido -> betão branco uso de cimento branco e agregados mais claros e pode-se adicionar óxido de titânio, o betão colorido tem pigmentos. Aplica-se para elementos de betão à vista, motivos arquitectónicos ou de reflexão de luz.

• Betão para peças pré-fabricadas -> Estes betões são normalmente produzidos em série em instalações fabris. Devido aos condicionamentos da produção para obter bons ritmos de fabrico, a cura destes betões é efectuada a temperaturas mais elevadas. Os betões têm um endurecimento rápido e resistências iniciais elevadas. Alguns betões são muito secos de forma a que as peças possam ser desmoldados logo após o seu fabrico.

• Betão com fibras -> O uso de fibras no betão visa evitar a fissuração excessiva, nomeadamente por retracção plástica, reforçar a resistência à tracção e melhorar a ductilidade. As fibras podem ser de aço, de vidro, de polipropileno, de carbono, acrílicas, etc.. As aplicações mais comuns são em pavimentos industriais, na pré-fabricação ou em elementos que possam estar sujeitos a impactos ou explosões.

• Betão de alta resistência ou elevado desempenho (HPC) -> Estes betões têm dosagens de cimento elevadas, relações a/c reduzidas e incluem em geral sílica de fumo. Os agregados utilizados são de boa qualidade e por vezes são usadas fibras para melhorar a ductilidade. Os betões são muito resistentes (podem atingir tensões de rotura à compressão superiores a 150 MPa), são pouco permeáveis e têm maior durabilidade em ambientes agressivos. Foram desenvolvidos quatro tipos de HPC:

o   Baixa resistência inicial (14 MPa em 6 horas);

o   Alta resistência inicial (34 MPa em 24 horas);

o   Muito alta resistência (69 MPa em 28 dias);

o   Alta resistência inicial com reforço de fibras.

• Betão de pós reactivos -> Esta designação é utilizada para descrever uma mistura de fibras de aço, cimento, sílica de fumo, areia fina de quartzo, superplastificante e água. Este material caracteriza-se por ter uma relação a/c muito baixa (0,18 a 0,30) e uma dosagem de cimento muito elevada (750 kg/m³ a 950 kg/m³). A cura destas misturas é normalmente efectuada em condições especiais a altas temperaturas. A resistência destes betões chega a atingir 800 MPa aos 28 dias. As obras onde estes betões podem ser aplicados são as estruturas pré-esforçadas sem armaduras passivas ou os contentores impermeáveis para lixos nucleares ou líquidos perigosos.

• Betão autocompactável -> Os betões autocompactáveis têm uma trabalhabilidade no estado fresco que permite a sua colocação sem compactação. Estes betões têm de ser, por um lado, suficientemente fluidos para preencherem completamente os moldes onde são colocados apenas por acção da gravidade, mas, por outro lado, devem ter suficiente viscosidade para evitar a segregação das partículas dos agregados. Estas características são obtidas a partir de uma correcta dosagem da mistura, nomeadamente no que se refere aos elementos finos, e da adição de adjuvantes superplastificantes e de agentes viscosos.

•  Betão modificado com polímeros -> Estes betões são fabricados também com agregados e cimento mas contêm polímeros que são dispersos na água de amassadura. Os polímeros permitem melhorar as características do betão, nomeadamente a aderência a substratos, a impermeabilidade, a deformabilidade e a resistência ao impacto. Estes betões podem ser aplicados em camadas de desgaste de tabuleiros de pontes ou viadutos, em revestimento de piscinas, na reparação de estruturas, etc..

• Betão compactado com cilindros -> É um betão seco, consolidado por vibração externa com cilindros vibradores. Este betão difere do betão convencional (BC) na consistência e na energia de compactação. Para que o betão seja compactado de forma correcta ele tem que ser suficientemente seco para suportar o peso do equipamento de compactação, os cilindros vibradores normalmente usados na compactação de solos, mas deve ser trabalhável para permitir uma distribuição adequada da pasta através da massa durante o processo de mistura e compactação. A energia a que o BCC é sujeito durante a compactação é superior à normalmente usada com o BC o que permite diminuir a dosagem de água na mistura e, por consequência, poder obter melhores características, quando se usam os mesmos agregados e as mesmas dosagens de ligante. Todavia este betão é colocado em camadas contínuas sobrepostas e, na vizinhança da zona de ligação entre duas camadas sucessivas, o material apresenta características distintas do betão no interior, normalmente com qualidade inferior. Os métodos de fabrico, transporte, colocação e compactação usados no BCC permitem ritmos de construção muito superiores ao betão convencional o que traz vantagens económicas muito importantes.

• Betão com pré-colocação dos agregados -> Como o próprio nome indica, agregados de grandes dimensões são colocados previamente numa cofragem e humedecidos. Ao colocar os agregados deixam-se uns tubos em forma de “aranha” para permitir o espalhamento da argamassa por todo o espaço vazio. Esta argamassa é suficientemente fina para poder passar entre os agregados e ao mesmo tempo não ter problemas de segregação. Este betão foi pela primeira vez utilizado na Barragem do Baixo-Sabor em Portugal.

Propriedades no estado fresco

A trabalhabilidade consiste na maior ou menor facilidade com que o betão é transportado, adensado e acabado, e a maior ou menor facilidade com que se desagrega estas operações. A trabalhabilidade engloba duas, a consistência (descreve a facilidade de escoamento); e a coesão (descreve a tendência para exsudar ou segregar).

A NP EN 206-1 estabelece 4 métodos para determinar a consistência do betão:

• Classes de abaixamento (NP EN 12350-2); Aplica-se a agregados com dimensão máxima de 40 mm. Este método consiste em encher um molde tronco-cônico com betão aplicado em 3 camadas e depois deve-se elevar o molde de forma a permitir que haja um abaixamento do betão devido ao seu peso próprio. A diferença entre a altura inicial e a altura final é a medida do abaixamento. Cada classe encontra-se nestes intervalos:

S1	10 a 40 mm
S2	50 a 90 mm
S3	100 a 150 mm
S4	160 a 210 mm
S5	≥ 220 mm

• Classes Vêbê (NP EN 12350-3); Aplica-se a agregados com dimensão máxima de 63 mm. Este método consiste em compactar o betão fresco dentro de um molde, molde este que é removido na vertical e coloca-se um disco transparente em cima do betão. Regista-se o abaixamento. Liga-se a mesa vibratória e mede-se o tempo necessário para que a face interior do disco transparente fique totalmente em contacto com a pasta.

V0	≥ 31 seg
V1	30 a 21 seg
V2	20 a 11 seg
V3	10 a 6 seg
V4	5 a 3 seg

• Classes de compactação (NP EN 12350-4); Aplica-se a betão com agregado de dimensão inferior a 63 mm. O método consiste em colocar o betão fresco é num recipiente, com a ajuda de uma colher, com cuidado para evitar qualquer compactação. Quando o recipiente estiver cheio, a superfície superior é rasada ao nível do bordo superior do recipiente. O betão é compactado por vibração, sendo o grau de compactabilidade medido pela distância entre a superfície do betão compactado e o bordo superior do recipiente.

C0	≥ 1,46
C1	1,45 a 1,26
C2	1,25 a 1,11
C3	1,10 a 1,04
C4	< 1,04

• Classes de espalhamento (NP EN 12350-5); Aplica-se a agregados com dimensão máxima inferior a 63mm. O método consiste em colocar em duas camadas, o betão fresco no molde, no centro da mesa, dar 10 pancadas. O molde é retirado e a placa superior é levantada 15 vezes (de 2 a 5 segundos). O diâmetro do espalhamento determina-se pela média dos dois diâmetros medidos.

F1	≤ 340 mm
F2	350 a 410 mm
F3	420 a 480 mm
F4	490 a 550 mm
F5	560 a 620 mm
F6	≥ 630 mm

Propriedades no estado seco

Resistência à compressão -> para proceder ao ensaio, a carga deve ser aplicada na perpendicular à direcção de moldagem, temos de centrar o provete, a velocidade de aplicação da carga constante de 0,2 MPa/s a 1 MPa/s deve-se registrar a carga máxima aplicada F(N).

Resistência à flexão

Resistência à tracção

Resistência ao corte

Massa volúmica -> A massa volúmica do betão será sempre ligeiramente inferior à dos seus agregados, pois não podemos esquecer que haverá sempre uma % de vazios.

Deformabilidade:

Módulo de elasticidade: Representa a tensão (σ) que é necessário aplicar no betão

para obter a extensão (ε). Traduz apenas o declive da recta obtida pela união de dois pontos da curva tensão-extensão do betão.

O ensaio para determinação do módulo de elasticidade consiste em carregar e descarregar sucessivamente até que a deformação permanente se anule no ciclo de carga.

O diagrama de tensão-extensão pode ser dividido em 4 fases:

1) tensões inferiores a 30% da tensão de rotura a curva de tensão-extensão é praticamente linear, devido à microfissuração que permanece estável;

2) acima dos 30% há aparecimento de novas fissuras, a deformação é irrecuperável e a não linearidade começa a ser notada;

3) acima dos 50% as fissuras começam a ter dimensões consideráveis tornando a não linearidade da curva da tensão-extensão apreciável;

4) acima dos 75%, o sistema de fissuras começa a tornar-se instável, a este nível mesmo mantendo carga constante, pode levar à rotura do provete.

Coeficiente de Poisson: É a relação entre a extensão transversal e a extensão axial sob uma tensão axial simples, em fase elástica.

O valor corrente do coeficiente de Poisson do betão convencional é de 0,15 a 0,20.

 

Retracção:

• retracção autogénea (devida às reacções de hidratação);
• retracção por secagem (evaporação da água);
• retracção por carbonatação (devida ao CO2 da atmosfera); 
• retracção por variações de temperatura (libertação de calor nas reacções de hidratação).

Fluência: É o aumento da deformação do betão ao longo do tempo sujeito a uma tensão constante.

Relaxação: É a diminuição ao longo do tempo das tensões no betão sujeito a uma deformação constante.

Ensaios de betão endurecido - NP EN 12390

• Colocar descofrante nos moldes;
• Enchimento da 1ª camada (não superior a 100 mm); 
• Compactar a camada, de qualquer uma das hipóteses seguintes:
• varão de compactação; 
•  mesa vibratória; 
•  vibrador de agulha: ϕ da agulha ≤ 1/4 da menor dimensão do molde; 
•  barra de compactação de secção quadrada (25x25 mm). 

• Nivelamento da superfície; 
• Marcação do provete. 
• Provete no molde: 16h<t<3 dias a 20ºC ± 5ºC (climas quentes 25ºC ± 5ºC); 
• Remoção do molde e cura