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ANÁLISE MICROSCÓPICA DE BETÕES
     COM AGREGADOS FINOS
     RECICLADOS DE BETÃO

   Luís Evangelista                 Mafalda Guedes
  evangelista@dec.isel.ipl.pt   mafalda.guedes@estsetubal.ips.pt


    Jorge de Brito                    Alberto Ferro
       jb@civil.ist.utl.pt           aberto.ferro@ist.utl.pt
ÍNDICE

1. Introdução


2. Programa experimental


3. Resultados obtidos

    MEV com electrões secundários
    MEV com electrões retro-difundidos
    Microporosimetria por intrusão de mercúrio


4. Conclusões
1. INTRODUÇÃO

 Apesar de se ter estabelecido cientificamente a viabilidade
  de utilização de agregados grossos reciclados provenientes
  dos resíduos da construção e demolição, a legislação
  actual limita fortemente o seu uso na produção de betões.

 Os agregados finos reciclados (AFR) continuam excluídos
  do circuito de produção, não obstante vários autores
  terem já demonstrado a viabilidade técnica dos mesmos.


 As propriedades mecânicas mostram perdas pequenas ou médias quando se
  usam AFR. A durabilidade é mais afectada. Os elementos estruturais
  apresentam capacidades resistentes semelhantes, mas deformabilidades a
  curto e longo prazo superiores.
2. CAMPANHA EXPERIMENTAL

    O betão original foi produzido em central de betonagem certificada
     (Unibetão) e moldado “in situ” em blocos com cerca de 40x15x20 cm3

                                                  • O betão possuía uma trabalhabilidade
                                                    S3 (125 mm) e a fcm,28= 28,7 MPa




                        Bago              Areia    Cem II    Cinzas
              Brita 2           Brita 1                                Água
                        arroz             fina     42.5R    volantes          Plastificante (l)
               (kg)              (kg)                                   (l)
                         (kg)              (kg)     (kg)      (kg)
Quantidades
   (/m3)       681      558      171      554       189       116      126           3


                                                Serviram como marcadores da
                                                  presença de AFR nas MEV
2. CAMPANHA EXPERIMENTAL

  A produção dos AFR foi feita recorrendo à britadeira de maxilas
   existente no Laboratório de Construção do DECivil. A abertura de
   maxilas foi tal que se maximizasse o teor de finos.




                                         Teor de finos: 43,7%
  Os AFR foram separados por fracções granulométricas de modo a
   poder replicar a curva dos naturais, mantendo a compacidade
   constante em todas as amassaduras.
2. CAMPANHA EXPERIMENTAL

  Os ensaios realizados aos AFR mostram que estes são mais leves e
   porosos que os naturais, devido à argamassa aderida.

        Propriedade             Norma               Resultado
           Baridade       NP EN 1097-3 (2000)       1382 kg/m3
               a          NP EN 1097-6 (2003)       2619 kg/m3
              rd          NP EN 1097-6 (2003)       1924 kg/m3
              sss         NP EN 1097-6 (2003)       2189 kg/m3

             WA           NP EN 1097-6 (2003)         13,8%


  A norma NP EN 1097-6 mostra-se inadequada para os AFR, estando
   em processo de patente um método alternativo, que inclui a
   utilização de hexametafosfato de sódio. (PT 105921)
2. CAMPANHA EXPERIMENTAL


  Ensaiaram-se betões com 10, 30, 50 e 100% de substituição que se
   compararam com um betão de referência. Todas as amassaduras
   foram dimensionadas para atingir um abaixamento de 80 10 mm.

        Quantidades (/m3)        BR     B10R   B30R   B50R   B100R
      Taxa de substituição (%)    0      10     30     50     100
           Cimento (kg)          360    360    360    360     360
              Água (l)           191    194    194    198     202
          Relação (a/c)ef        0,53   0,54   0,54   0,55   0,56
           Areia fina (kg)       381    343    265    188      0
         Areia grossa (kg)       347    312    241    171      0
              AFR (kg)            0      57    171    284     568
            Brita 1 (kg)         351    351    349    348     348
            Brita 2 (kg)         681    681    677    673     673
2. CAMPANHA EXPERIMENTAL
                     PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS
 Os betões foram moldados em cilindros de 100 200 mm3, mantidos
  em câmara seca, a 20ºC e humidade relativa de 50% durante o período
  de recolha de amostras.

 Para esse efeito, foram recolhidas amostras às 24 1h e aos 28 dias.

 As partículas seleccionadas eram imediatamente colocadas em álcool
  etílico a 96%.

 As amostras de MEV com electrões retro-difundidos foram impregnadas
  por resina epóxi e polidas.

 As amostras utilizadas na PIM foram obtidas de barras de argamassa de
  4 4 16 mm3. Após 28 dias de cura húmida, procedeu-se à recolha de
  pequenos fragmentos prismáticos.
3. RESULTADOS
               MEV ELECTRÕES SECUNDÁRIOS - POROSIDADE

       Pasta
                                        Agregado



                                BR                              B10R
        Agregado                (95x)                           (100x)
                                                      Pasta



24h
                     Agregado

       Pasta

                                B50R         Pasta
                                                     Agregado
                                                                B100R
                                (25x)                           (20x)
3. RESULTADOS
               MEV ELECTRÕES SECUNDÁRIOS – LIGAÇÃO AFR - PASTA

      Agregado
                                                                   Pasta




                                     B10R                                      B50R
                                                                               (1000x)
                                     (1600x)
                         Pasta                         AFR


24h
                          Agregado
                                               Pasta




                                     B100R                          Agregado
                                                                               B100R
                                     (5000x)                                   (1200x)
                                                             AFR
       Pasta
3. RESULTADOS
                          MEV ELECTRÕES RETRODIFUNDIDOS



  28d



            BR (400x)                 B50R (400x)                                          B100R (400x)

                                                                           0,19
 Através do tratamento das imagens                                        0,18
  fornecidas pelo MEV, pode-se quantificar as




                                                    Porosidade - MEV (%)
                                                                           0,17
                                                                           0,16
  fases presentes nas amostras.                                            0,15
                                                                           0,14

 É possível calcular vazios, algumas fases                                0,13
                                                                           0,12
  cristalinas e compostos anidros.                                         0,11
                                                                                                                           28 dias

                                                                           0,10
                                                                                  0   20        40          60        80         100
                                                                                           Taxa de substituição (%)
3. RESULTADOS
                                               POROSIMETRIA POR INTRUSÃO DE MERCÚRIO

                  18                                                   0,036                                                                          0,10
                           Porosidade




                                                                               Mediana dos poros ( m)
                  16                                                   0,034                                       B100R                              0,09




                                                                                                                                                             Volume de mercúrio intrudido
                  14       Mediana dos                                 0,032                                       B50R                               0,08
                           poros                                                                                   B30R
                  12                                                   0,030                                                                          0,07
                                                                                                                   B10R
                                                                                                                                                      0,06
 Porosidade (%)




                  10                                                   0,028                                       BR




                                                                                                                                                                        (ml/g)
                                                                                                                                                      0,05
                   8                                                   0,026
                                                                                                                                                      0,04
                   6                                                   0,024
                                                                                                                                                      0,03
                   4                                                   0,022
                                                                                                                                                      0,02
                   2                                                   0,020
                                                                                                                                                      0,01
                   0                                                   0,018                                                                          0,00
                       0      20         40         60      80   100                                    500   50        5         0,5      0,05   0,005
                                   Taxa de substituição (%)                                                        Diâmetro dos poros ( m)




 A porosidade cresce linearmente com a taxa de substituição.

 O aumento do volume de poros é mais acentuado para os poros de
  menor diâmetro.
4. CONCLUSÕES

    Dos trabalhos desenvolvidos, pode-se concluir que:

 a presença de AFR parece melhorar a zona de ligação pasta-agregado,
  talvez por estes servirem de reguladores da água livre presente nessa
  região.

 as ligações químicas e mecânicas entre os AFR e a nova pasta são fortes.

 a análise da porosidade por MEV permitiu confirmar que esta cresce
  linearmente com a taxa de substituição.

 a análise efectuada por PIM confirma a variação de porosidade com a
  taxa de substituição.

 a incorporação de AFR aparenta aumentar principalmente a quantidade
  de poros menores.

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Análise microscópica de betões com agregados finos reciclados

  • 1. ANÁLISE MICROSCÓPICA DE BETÕES COM AGREGADOS FINOS RECICLADOS DE BETÃO Luís Evangelista Mafalda Guedes evangelista@dec.isel.ipl.pt mafalda.guedes@estsetubal.ips.pt Jorge de Brito Alberto Ferro jb@civil.ist.utl.pt aberto.ferro@ist.utl.pt
  • 2. ÍNDICE 1. Introdução 2. Programa experimental 3. Resultados obtidos MEV com electrões secundários MEV com electrões retro-difundidos Microporosimetria por intrusão de mercúrio 4. Conclusões
  • 3. 1. INTRODUÇÃO  Apesar de se ter estabelecido cientificamente a viabilidade de utilização de agregados grossos reciclados provenientes dos resíduos da construção e demolição, a legislação actual limita fortemente o seu uso na produção de betões.  Os agregados finos reciclados (AFR) continuam excluídos do circuito de produção, não obstante vários autores terem já demonstrado a viabilidade técnica dos mesmos.  As propriedades mecânicas mostram perdas pequenas ou médias quando se usam AFR. A durabilidade é mais afectada. Os elementos estruturais apresentam capacidades resistentes semelhantes, mas deformabilidades a curto e longo prazo superiores.
  • 4. 2. CAMPANHA EXPERIMENTAL  O betão original foi produzido em central de betonagem certificada (Unibetão) e moldado “in situ” em blocos com cerca de 40x15x20 cm3 • O betão possuía uma trabalhabilidade S3 (125 mm) e a fcm,28= 28,7 MPa Bago Areia Cem II Cinzas Brita 2 Brita 1 Água arroz fina 42.5R volantes Plastificante (l) (kg) (kg) (l) (kg) (kg) (kg) (kg) Quantidades (/m3) 681 558 171 554 189 116 126 3 Serviram como marcadores da presença de AFR nas MEV
  • 5. 2. CAMPANHA EXPERIMENTAL  A produção dos AFR foi feita recorrendo à britadeira de maxilas existente no Laboratório de Construção do DECivil. A abertura de maxilas foi tal que se maximizasse o teor de finos. Teor de finos: 43,7%  Os AFR foram separados por fracções granulométricas de modo a poder replicar a curva dos naturais, mantendo a compacidade constante em todas as amassaduras.
  • 6. 2. CAMPANHA EXPERIMENTAL  Os ensaios realizados aos AFR mostram que estes são mais leves e porosos que os naturais, devido à argamassa aderida. Propriedade Norma Resultado Baridade NP EN 1097-3 (2000) 1382 kg/m3 a NP EN 1097-6 (2003) 2619 kg/m3 rd NP EN 1097-6 (2003) 1924 kg/m3 sss NP EN 1097-6 (2003) 2189 kg/m3 WA NP EN 1097-6 (2003) 13,8%  A norma NP EN 1097-6 mostra-se inadequada para os AFR, estando em processo de patente um método alternativo, que inclui a utilização de hexametafosfato de sódio. (PT 105921)
  • 7. 2. CAMPANHA EXPERIMENTAL  Ensaiaram-se betões com 10, 30, 50 e 100% de substituição que se compararam com um betão de referência. Todas as amassaduras foram dimensionadas para atingir um abaixamento de 80 10 mm. Quantidades (/m3) BR B10R B30R B50R B100R Taxa de substituição (%) 0 10 30 50 100 Cimento (kg) 360 360 360 360 360 Água (l) 191 194 194 198 202 Relação (a/c)ef 0,53 0,54 0,54 0,55 0,56 Areia fina (kg) 381 343 265 188 0 Areia grossa (kg) 347 312 241 171 0 AFR (kg) 0 57 171 284 568 Brita 1 (kg) 351 351 349 348 348 Brita 2 (kg) 681 681 677 673 673
  • 8. 2. CAMPANHA EXPERIMENTAL PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS  Os betões foram moldados em cilindros de 100 200 mm3, mantidos em câmara seca, a 20ºC e humidade relativa de 50% durante o período de recolha de amostras.  Para esse efeito, foram recolhidas amostras às 24 1h e aos 28 dias.  As partículas seleccionadas eram imediatamente colocadas em álcool etílico a 96%.  As amostras de MEV com electrões retro-difundidos foram impregnadas por resina epóxi e polidas.  As amostras utilizadas na PIM foram obtidas de barras de argamassa de 4 4 16 mm3. Após 28 dias de cura húmida, procedeu-se à recolha de pequenos fragmentos prismáticos.
  • 9. 3. RESULTADOS MEV ELECTRÕES SECUNDÁRIOS - POROSIDADE Pasta Agregado BR B10R Agregado (95x) (100x) Pasta 24h Agregado Pasta B50R Pasta Agregado B100R (25x) (20x)
  • 10. 3. RESULTADOS MEV ELECTRÕES SECUNDÁRIOS – LIGAÇÃO AFR - PASTA Agregado Pasta B10R B50R (1000x) (1600x) Pasta AFR 24h Agregado Pasta B100R Agregado B100R (5000x) (1200x) AFR Pasta
  • 11. 3. RESULTADOS MEV ELECTRÕES RETRODIFUNDIDOS 28d BR (400x) B50R (400x) B100R (400x) 0,19  Através do tratamento das imagens 0,18 fornecidas pelo MEV, pode-se quantificar as Porosidade - MEV (%) 0,17 0,16 fases presentes nas amostras. 0,15 0,14  É possível calcular vazios, algumas fases 0,13 0,12 cristalinas e compostos anidros. 0,11 28 dias 0,10 0 20 40 60 80 100 Taxa de substituição (%)
  • 12. 3. RESULTADOS POROSIMETRIA POR INTRUSÃO DE MERCÚRIO 18 0,036 0,10 Porosidade Mediana dos poros ( m) 16 0,034 B100R 0,09 Volume de mercúrio intrudido 14 Mediana dos 0,032 B50R 0,08 poros B30R 12 0,030 0,07 B10R 0,06 Porosidade (%) 10 0,028 BR (ml/g) 0,05 8 0,026 0,04 6 0,024 0,03 4 0,022 0,02 2 0,020 0,01 0 0,018 0,00 0 20 40 60 80 100 500 50 5 0,5 0,05 0,005 Taxa de substituição (%) Diâmetro dos poros ( m)  A porosidade cresce linearmente com a taxa de substituição.  O aumento do volume de poros é mais acentuado para os poros de menor diâmetro.
  • 13. 4. CONCLUSÕES Dos trabalhos desenvolvidos, pode-se concluir que:  a presença de AFR parece melhorar a zona de ligação pasta-agregado, talvez por estes servirem de reguladores da água livre presente nessa região.  as ligações químicas e mecânicas entre os AFR e a nova pasta são fortes.  a análise da porosidade por MEV permitiu confirmar que esta cresce linearmente com a taxa de substituição.  a análise efectuada por PIM confirma a variação de porosidade com a taxa de substituição.  a incorporação de AFR aparenta aumentar principalmente a quantidade de poros menores.