Concepção e
microestrutura
O concreto permeável consiste em um arcabouço composto por
agregado graúdo e pasta de cimento.
As suas características são: grande índice de vazios, e a cimentação
feita através dos contatos entre os agregados, pela pasta de cimento.
Neville (2016) apresenta o concreto permeável sob a
designação de “concreto sem finos”; autores podem incluir o agregado miúdo,
ainda que em pequena proporção, e algum elemento atuante como fíler; todavia, a
participação predominante de materiais granulares sempre persiste, no sentido
de ditar as suas composições.
Os materiais constituintes são basicamente o cimento, os
agregados graúdos e a água.
As principais influências sobre as suas propriedades do concreto permeável são ditadas pela sua microestrutura, porosa, e, da parte dos insumos, têm-se a influência da relação água/cimento, no sentido de se dar a adesão, e a forma e a graduação dos agregados, no sentido de se influenciar os vazios internos.
As principais propriedades do concreto permeável
A resistência
mecânica:
O concreto permeável em a sua resistência mecânica promovida
em grande parte pelos agregados, pela massa específica alcançada, e pelo consumo
de cimento. Conforme Neville (2016) esta é função da massa específica
alcançada, e pode variar segundo valores que vão da ordem de 1,5 a 14 MPa.
Existe uma relação com relação ao valor da massa específica e o valor da
relação água/cimento.
Deformabilidade:
Para o concreto permeável, este pode ser rígido, variando em
função do valor da resistência mecânica. Segundo Neville (2016), para um valor
de 5 MPa alcançado na resistência à compressão simples, o valor do módulo é
fornecido da ordem de 10 GPa.
Resistência à tração:
Segundo Neville (2016), o comportamento da resistência à
tração com relação à resistência à compressão, pode variar diferentemente dos
casos dos concretos com finos, onde, este pode chegar em até 30% do valor da
resistência à compressão.
Massa unitária:
A massa unitária, segundo Neville (2016), é compreendida
pela soma da massa unitária do cimento, dos agregados e da água, podendo variar
conforme o nível de adensamento, da ordem de 1600 a 2000 kg/m3, e,
em se utilizando de agregados leves, esta pode ser da ordem de 640 kg-m3.
Retração:
A retração dos concretos permeáveis é menor do que a
alcançada para os casos de concretos convencionais, dado ao fato de que este
apresenta pouca pasta, e que os agregados exercem um papel de contê-la. Segundo
Neville (2016), esta pode variar entre 120x10-6 para casos de
umidade normal, e 200x10-6 para casos de umidade baixa.
Dilatação térmica:
Esta é regida pelo tipo de agregado utilizado, e, segundo
Neville (2016), pode variar entre 0,6 a 0,8 com relação à que é apresentada
pelo concreto convencional.
Condutividade térmica:
A condutividade térmica pode variar em função do tipo de
agregado, e do teor de umidade. Este último tende a favorecê-la. Os agregados
leves podem contribuir para que ela seja menor, e, segundo Neville (2016), os
valores da condutividade térmica podem variar entre 0,69 a 0,94 J/m2.s.0C/cm,
para o caso de agregados leves, e 0,22 J/m2.s.0C/cm para
os casos de agregados normais.
Absorção d’água e
permeabilidade:
Do ponto de vista da absorção d’água, este material é ditado
pelo seu índice de vazios, que pode permitir a absorção de até 25% de sua
massa. Pela mesma razão, quanto à sua microestrutura, este material não é
dotado de sucção interna. Em termos da permeabilidade, o material é de drenagem
favorável.
Algumas características
de materiais e dosagem para o concreto permeável
Segundo Neville (2016), o consumo de água por metro cúbico
de concreto é da ordem de 180 litros.
Quanto aos agregados, estes devem apresentar dimensões
máximas entre 10 e 20 mm, com a tolerância de até 5% para partículas maiores, e
10% para os casos de partículas menores.
O envolvimento da camada de cimento sobre os agregados deve
ser da ordem de 1,3 mm de espessura.
A Tabela 1, conforme Neville (2016), apresenta alguns valores
dos parâmetros de dosagem, associados aos respectivos valores alcançados para a
massa específica e a resistência à compressão simples aos 28 dias de cura. Os agregados
variam entre 9,5 a 19 mm.
Tabela 1: Parâmetros
de dosagem e valores da massa específica aparente e resistência à compressão
simples, conforme Neville (2016)
|
Relação agregado/cimento, em volume |
Relação água/cimento, em massa |
Massa específica (kg/m3) |
Resistência à compressão aos 28 dias (MPa) |
|
6 |
0,38 |
2,020 |
14 |
|
7 |
0,40 |
1,970 |
12 |
|
8 |
0,41 |
1,940 |
10 |
|
10 |
0,45 |
1,870 |
7 |
As Figuras 1, 2, 3, 4 e 5 ilustram a variação dos respectivos parâmetros com os valores da resistência à compressão simples. Estas foram elaboradas com base nos dados apresentados na Tabela 1, de Neville (2016)
Figura 2: Relação entre a relação água/cimento e a resistência mecânica
Pode-se notar, através da Figura 1, a influência da massa
específica para com o valor da resistência mecânica, com base na compacidade
oferecida ao sistema. A Figura 2 indica que a natureza da pasta é importante,
pois ela pode influenciar nas condições de aderência entre a pasta e os
agregados, e finalmente, o conteúdo de cimento é importante, com relação ao
conteúdo de agregados, em massa, visto que ele pode aumentar ou diminuir as
áreas de contato entre os agregados e a pasta.
As Figuras 4 e 5 podem dar orientações para os pontos de
partida das dosagens, visto que as relações água/cimento e agregado/cimento são
importantes para a definição das condições reológicas e de possível economia
Alguns aspectos
tecnológicos da produção do concreto permeável
Para os casos de concretos permeáveis não existem ensaios de
validação, tais como nos casos de concretos com finos. A avaliação é limitada a
uma inspeção visual.
Do ponto de vista da reologia do concreto fresco,
preocupações são manifestadas com a secagem o material, de modo que o tempo
entre o preparo e o lançamento seja visto com cuidados.
Preocupações são tomadas também com relação à segregação,
caracterizada pelo escorrimento da pasta. Por esta razão, não se executa a
vibração do concreto para o adensamento, sendo este realizado por um
apiloamento, em especial nos cantos das formas.
O material apresenta baixa coesão nas primeiras idades.
Alguns aspectos sobre
a otimização de composições, do ponto de vista da reologia
Moura et al (2021) apresentam um estudo de caso para a
otimização de misturas de concreto permeável para a produção de fabricados, com
a porosidade variando entre 15 a 25%. Como requisitos de desempenho de
desempenho, têm-se a resistência mecânica e a permeabilidade.
De modo geral, a relação água/cimento se apresenta
importante pois, quando o seu valor é muito baixo, a adesão é muito baixa, e
quando ela é muito alta, corre o risco da segregação pelo escorrimento. Um
problema apresentado pelos autores é a definição da consistência, com base na
escolha da relação água/cimento, de modo a favorecer a fabricação, conferindo a
coesão interna de modo a permitir a desmoldagem.
Foram avaliados os comportamentos, quando considerados os
valores de 0,28 até 0,40 para a relação água/cimento, e verificados os testes
conforme os experimentos propostos em Nguyen et al (2014). As misturas foram
submetidas ao peneiramento e vibração durante 15 segundos. O critério diz que,
se após a vibração, houver pasta no fundo da peneira, esta não é uma mistura
adequada, pois indicaria um excesso de água. Dentro do estudo apresentado por
Moura et (2021), a deficiência em água, por sua vez, seria mostrada pela
desagregação quando em ensaios de moldagem em prensa hidráulica.
Um outro critério apresentado em Moura et al (2021) é o
teste “bola na mão”. Como se intitula o teste, este é feito literalmente preparando
uma bola com o material no estado fresco, com o auxílio da pressão deste entre
os dedos. Como resposta se pode verificar a presença da coesão interna após
liberar a pressão, conferida pelo estado de agregação no caso de haver esta
coesão, e podendo vir também acompanhada de outras peculiaridades relativas à esta
coesão. No caso dos autores citados, para a relação água/cimento de 0,28 se
constatou um menor nível de coesão, enquanto que, para o caso de 0,32 se
manifestou um excelente estado de coesão, porém a mistura se mostrou muito
pegajosa. Isto dificultaria também a desmoldagem, razão pela qual se adotou a
relação 0,30.
Balbo et al (2022) apresentam alguns princípios de dosagem,
com base nos objetivos da dosagem e nos aspectos da otimização:
-O concreto deverá atender a porosidade, condutividade hidráulica,
e resistência mecânica com base no tipo de solicitação.
-O consumo de cimento é normalmente elevado, visto que o
material é composto basicamente por “agregado graúdo + pasta”. Não existe uma
fase constituída por argamassa.
-A pasta deve encobrir todos os agregados, de modo a
garantir a eficácia da ligação entre os contatos.
-A consistência do material deve ser seca, mas que apresente
um mínimo de coesão interna, que permita a formação de uma “bola” na mão com a
pressão dos dedos.
-Deve ter a estabilidade de, quando no lançamento, não
ocorrer a precipitação da pasta.
-Não ocorrência de precipitação de pasta sob a forma de
segregação, quando na moldagem de corpos de prova, para os ensaios de
resistência e de condutividade hidráulica.
Conforme Balbo et al (2022), a dosagem pode se dar pelo
método racional/volumétrica, sendo a relação cimento/agregado o fator de controle.
A influência de
alguns outros materiais nos concretos permeáveis
Pode-se recorrer, por exemplo, ao uso de cinzas para a
fabricação dos concretos permeáveis, como apresentado em Rohden et al (2019),
assim como, pigmentos, apresentados em Balbo et al (2022), os quais terão o comportamento
como fíler, sob os pontos de vista do comportamento reológico. Os objetivos da
incorporação de fíler tais como as adições minerais ativas, seriam o de enriquecer
a pasta, enquanto que, para os casos dos pigmentos, os objetivos seriam para se
atribuir coloração ao concreto.
Nestes casos, se utiliza de superplastificante para se
contornar as condições de manuseio.
Um outro aspecto, é quanto ao uso de agregados reciclados.
Alves et al (2016) apresentam a variação do desempenho em um
estudo caso envolvendo a substituição dos agregados naturais por agregados
produzidos por resíduos de construção, nos teores 5, 10 e 15%, e com o tempo de
cura variando em 7, 28 e 56 dias de cura. Para 56 dias de cura, observou-se a
diminuição de até 24,25% no valor da resistência à compressão, e um aumento de
até 22,82% no valor da porosidade, com o aumento da substituição. Consideram os autores que houve correlação
entre estes dois fatores.
Aplicações do
concreto permeável
O concreto permeável pode ter aplicações diversas.
Com base em Neville (2016), ele pode ser utilizado na fabricação
de paredes e vedações, pois está isento da ascensão capilar, assim como, ele
pode ser revestido com argamassa, o que impede as correntes de ar. O material
não é recomentado para fundações, porque ele pode absorver água, em até 25% de
sua massa.
O concreto permeável pode favorecer a retenção e a
infiltração de água para o solo, podendo esta capacidade ser utilizada na fabricação
de pisos e pavimentos permeáveis.
Referências
bibliográficas
ALVES, P.B; SEGANTINI, A.A.S; ALCANTARA, M.A.M. Análise da
influência da substituição de agregados naturais por reciclados na resistência
e na porosidade de um concreto permeável. In: SODEBRAS, vol 11, 123, 2016, pp.
90-94
BALBO, J.T; MARTINS, J.R.S; CARGNIN, A.P; RIBEIRO, H.L;
SILVA, E.R. Concreto colorido e permeável para ciclovias: estudo de dosagem de
laboratório. In: CONCRETO & CONSTRUÇÕES, 105, 2022, IBRACON, pp.34-41
MOURA, J.M.B.M; GRUPELLI, I.G; PERAZZOLI, G; LOECHELT, L.K. Método
de dosagem adaptado para peças pré-fabricadas de concreto permeável. In:
CONCRETO & CONSTRUÇÕES, 101, 2021, IBRACON, pp.94-98
NEVILLE, A.M. Propriedades do concreto. Porto Alegre, 2016,
bookman, 888 p.
NEGUYEN, D.H.
A modified method for the design of pervius concrete mix. Construction and
Buildings materials, v.73, pp. 271-282, 2014
ROHDEN, A.B;
XAVIER, L.L; REITZ. R. Substituição
de cimento Portland por cinza de casca de arroz e vidro moído em concretos
permeáveis. In: CONCRETO & CONSTRUÇÕES, 96, 2019, IBRACON, pp.94-100
