Prof. Eugênia Fonseca da Silva UnB Faculdade de Tecnologia Depart. Eng. Civil e Ambiental Seu logotipo aqui. Materiais de Construção.

Transcrição

1 Seu logotipo aqui Materiais de Construção Agregados

2 Visão geral AGREGADO: material de construção granular empregado juntamente com um meio cimentante para formar um concreto ou uma argamassa de cimento hidráulico;! Representa 60 a 80% do volume do concreto;! vantagem econômica: o agregado custa menos que o cimento;! vantagem térmica: maior estabilidade dimensional, melhor durabilidade do que pasta de cimento pura;

3 Visão geral! O agregado não é inerte na exata concepção da palavra: suas propriedades físicas, térmicas e às vezes, também químicas, têm influência no desempenho do concreto;! Podem influenciar na resistência do concreto e também comprometer a durabilidade e o desempenho estrutural do concreto se apresentarem propriedades indesejáveis! Se o agregado for de boa qualidade, não prejudica a resistência da argamassa ou do concreto, pois terá resistência superior à da pasta de cimento.

4 Obtenção! Extração

5 Obtenção! Britagem

6 Obtenção! Classificação

7 Obtenção Separação dos agregados por granulometria

8 Obtenção Controle Pátio

9 Obtenção Esteiras entre britadores Transporte

10 Classificação QUANTO À ORIGEM. NATURAIS: Materiais procedentes de jazidas naturais. " fragmentadas por processos naturais de intemperismo e abrasão. Ex.areia, pedregulho, seixo rolado ou; " por britamento. Ex. pedra britada (calcário, basalto, granito, xisto, seixo britado, areia britada). " Os agregados naturais representam mais de 90% do total dos agregados usados na produção de concretos. Nota: No Brasil, as pedras britadas são consideradas agregados artificiais, segundo a NBR 9935/87 Agregados- Terminologia

11 Classificação ARTIFICIAIS: Materiais produzidos industrialmente! Processados termicamente. Ex. argila, xisto e ardósia expandidos, vermiculita)! Agregados de rejeitos industriais. Ex. cinza volante, escória de alto forno! Agregados selecionados de rejeitos urbanos. Ex. lixo doméstico processado, lodo de esgoto misturado com argila! Agregado de concreto reciclado. Ex. entulho de construções de concreto demolidas

12 Classificação QUANTO ÀS DIMENSÕES: " AGREGADO GRAÚDO:Materiais cujos grãos passam pela peneira de malha 152 mm e ficam retidos na peneira 4,8 mm. " AGREGADO MIÚDO:Partículas menores que 4,8 mm (passam na peneira 4,8 mm) e maiores que 0,075 mm (ficam retidos na peneira 0,075 ou No 200 da série de Tyler). Nota: materiais menores do que 0,075 mm (75 µm) são chamados de MATERIAIS PULVERULENTOS. Ex: silte (entre 60 µm 2 µm), argila (partículas menores que 2 µm).

13 Classificação QUANTO À MASSA ESPECÍFICA. AGREGADOS LEVES: " Massa específica menor que 2000 kg/m 3 ; " Aplicação: produção de concretos leves; " A menor massa é devida à microestrutura altamente porosa ou celular. Ex: vermiculita (γ esp entre 60 e 130 kg/m 3 ); argila expandida (γ esp entre 1200 e 1500 kg/m 3 ); cinza volante pelotizada e sinterizada (γ esp =1000 kg/m 3 ); escória de alto forno expandida pelotizada (γ esp = 850 kg/m 3 );

14 Classificação OS AGREGADOS LEVES PODEM SER NATURAIS OU ARTIFICIAIS (PRODUZIDOS INDUSTRIALMENTE) Agregados Leves Naturais Encontrados apenas em algumas partes do mundo. Não são muito usados. Seu uso remonta à antiguidade. Ex: diatomita, pedra pome, escória, cinzas vulcânicas e os tufos (de origem vulcânica). Boas características isolantes, elevada absorção e grande retração Uso: o Coliseu e o Panteão

15 Classificação Agregado Leve produzido industrialmente Obtenção: aquecimento adequado em forno rotativo até a fusão incipiente (temperatura entre 1000 o C e 1200 o C), quando ocorre a expansão do material devido à expansão de gases aprisionados em uma massa tornada plástica pela ação do calor. A estrutura porosa se mantém com o resfriamento, reduzindo a massa específica anterior ao aquecimento. Pode ser obtido em esteira de sinterização. Ex: vermiculita, argila e ardósia expandidas.

16 Classificação AGREGADOS NORMAIS: " γ esp entre 2000 e 3000 kg/m 3 ; Aplicação: produção de concretos usuais (γ esp entre 2200 e 2600 kg/m 3 ). Ex.: areia, pedregulho, pedra britada (calcário,granito, basalto, xisto). AGREGADOS PESADOS: " γ esp maior que 3000 kg/m. " Aplicação: produção de concretos pesados como o usado em blindagem de radiação nuclear (γ esp entre 2880 e 6100 kg/m3). Ex: minério de bário, minério de ferro, minério de titânio.

17 Propriedades! Características dependentes da porosidade: massa específica, massa unitária, absorção e umidade, resistência, dureza, módulo de elasticidade,sanidade.! Características dependentes das condições prévias de exposição e condicionantes de fabricação: tamanho (composição granulométrica), forma, textura superficial.! Características dependentes da composição química e mineralógica: resistência, dureza, módulo de elasticidade, substâncias deletérias.

18 Absorção e Umidade Superficial Fonte: Neville, Adam. Propriedades do Concreto pág 145

19 Absorção e Umidade Superficial h% = Ph Ps_ x 100 Ps Onde: h% = teor de umidade Ph = peso do agregado úmido Ps = peso do agregado seco Ph Ps = peso da água

20 Absorção e Umidade Superficial Tipos de determinação do teor de umidade: " secagem em estufa (100 o C a 110 o C) " secagem ao fogo (frigideira ou álcool) " frasco de Chapman " Speedy moisture tester Uso: corrigir a quantidade de água e de areia em traços de concretos e argamassas:

21 Absorção e Umidade Superficial! A quantidade de água adicionada ao concreto deve ser diminuída da umidade superficial presente no agregado miúdo.! E a massa de agregado miúdo deve ser aumentada de igual quantidade.! Lembrar que a resistência do concreto é função da relação água/cimento

22 Massa Específica Absoluta! A Massa específica absoluta é a relação entre a massa do sólido (no vácuo) e o volume deste mesmo sólido, excluídos todos os poros, a uma temperatura estabelecida.! Trabalha-se no concreto com a Massa específica aparente, chamada doravante apenas de massa específica.! Para eliminar o efeito dos poros totalmente fechados (aqueles que estão completamente no interior do grão) o material deve ser pulverizado e o ensaio torna-se trabalhoso e sensível.

23 Massa Específica ( γ ) esp γ esp = _P [g] ou _[kg] V [cm 3 ] [dm 3 ] Normalmente os valores variam entre 2,6 a 2,8 g/cm 3 " Massa Específica é a relação entre a massa do agregado seco em estufa (100 o C a 110 o C até a constância de massa) e o volume ocupado por esse agregado incluindo os poros impermeáveis (aqueles no interior dos grãos). " A Massa Específica não inclui os vazios entre os grãos (vazios permeáveis ou seja, as descontinuidades na superfície externa que podem reter água) e nem os vazios da superfície dos grãos.

24 Massa Específica ( γ ) esp! Os cálculos com referência ao concreto geralmente se baseiam na condição saturada superfície seca (SSS) do agregado porque a água contida em todos os poros do agregado não toma parte nas reações químicas do cimento e pode ser considerada como parte do agregado.! Uso: Cálculo de produção de concreto ou das quantidades necessárias para um dado volume.! A mesma massa específica aparente ou simplesmente massa específica do agregado depende da massa específica dos minerais que constituem o agregado e da quantidade de vazios.! O valor da massa específica não é uma medida da qualidade dos agregados e não deve ser especificada. A exceção é o concreto massa onde a massa específica mínima do concreto é condição para a estabilidade da estrutura.

25 Massa Unitária (γ ) unit γ unit = _P [g] ou _[kg]. V [cm 3 ] [dm 3 ]. Normalmente os valores variam entre 1,3 e 1,7 kg/dm 3. " Massa unitária é relação entre a massa de uma amostra de agregado (seco ou úmido) e do seu volume, incluindo os vazios entre os grãos e os vazios da superfície dos grãos (vazios permeáveis) e os vazios no interior (impermeáveis). " O fenômeno da massa unitária surge porque não é possível empacotar as partículas dos agregados juntas de tal forma que não haja espaços vazios. A massa unitária é assim relativa ao volume ocupado por ambos: agregados e vazios. Ex. agregado dentro da padiola

26 Massa Unitária (γ unit )! O grau de adensamento influencia o valor da massa específica e deve ser especificado.! A norma brasileira estabelece dois procedimentos para determinação das massas unitárias de agregados: No estado solto (NBR 7251) No estado compactado (NBR 7810)! A relação entre a massa unitária solta e adensada geralmente se situa em torno de 0,87 e 0,96.! Se o agregado contiver água superficial, a massa unitária é alterada pois sua arrumação será mais densa devido ao efeito do inchamento.

27 Massa Unitária (γ ) unit! Uso: transformar quantidades em massa para quantidades em volume.! Ex.: 100 kg de areia = 100/ γ unit areia (dm 3 )! 150 kg de brita = 150/ γ unit Brita (dm 3 )! A forma das partículas influencia muito a compacidade da arrumação que pode ser obtida.! A distribuição de tamanhos dos grãos também interfere na massa unitária. Partículas de um tamanho único podem ser adensadas até um certo limite, mas podem ser adicionadas partículas menores nos vazios entre as maiores aumentando assim o valor da massa unitária.

28 Inchamento do Agregado A tensão superficial da água mantém as partículas afastadas, aumentando o volume de uma dada massa de areia. I=Vh Vsx 100. Vs. Onde: I = Inchamento. V h = volume da areia úmida. V s = volume da areia seca. C i = _Vh_ = γunit seco. X h Vs γunit úmido. h Onde: C i = Coeficiente de inchamento.

29 Inchamento do Agregado Ci r3 1,4 Ci médio 1,3 2 r1 r2 1,2 1, h % umidade crítica

30 Coeficiente de Vazios (C ) O O coeficiente de vazios é a relação entre o volume de vazios e o volume total de agregados. Conceitualmente: C O =Vt Vs Vt Onde: Vt = volume total Vs = volume dos sólidos Vt Vs = volume dos vazios Na prática: C O = 1 - γunit γ ESP

31 Forma das Partículas A forma do agregado tem um efeito apreciável sobre a trabalhabilidade do concreto. arredondada esférica alongada Forma (geralmente naturais) achatada angulosa (geralmente britados) cúbica alongada achatada

32 Forma das Partículas! Partículas angulosas exigem mais água que as arredondadas para uma mesma trabalhabilidade. Notase este efeito principalmente nos agregados miúdos.! Para agregados graúdos a forma eqüidimencional (esférico ou cúbico) é preferível sobre as lamelares (alongadas ou achatadas), que tem maior área superficial e se acomodam de modo anisotrópico. Podem prejudicar a durabilidade do concreto pois as partículas lamelares tendem a se orientar segundo um plano, acumulando água de exsudação e bolhas de ar sobre elas.! NBR7809 Índice de forma método de ensaio NBR7211 Especificação estabelece máximo 3

33 Forma das Partículas Achatada Equidimensional Alongada

34 Textura Superficial das Partículas! A textura superficial é definida pelo grau de quanto a superfície do agregado é lisa ou áspera: " lisa: areias, pedregulhos (seixos); " áspera: pedras britadas; " celular ou porosa: escória expandida, cinza volante sintetizada.! Não há método para sua determinação. A avaliação é visual.! Tem influência sobre a aderência à parte do cimento. Também tem influência sobre a demanda de água da mistura, especialmente no caso do agregado miúdo.

35 Textura Superficial das Partículas! A forma e textura superficial do agregado têm influência sobre a resistência do concreto. (A resistência à flexão é mais influenciada que a resistência a compressão).! Possivelmente uma textura mais áspera resulta em maiores forças de aderência entre as partículas de agregado e a matriz do cimento. Do mesmo modo uma área superficial maior significa que pode ser desenvolvida uma maior força de aderência (Dmax).

36 Substâncias Deletérias " ARGILAS E OUTROS MATERIAIS FINOS; " IMPUREZAS ORGÂNICAS; " PARTÍCULAS FRACAS. Estão presentes nos agregados miúdos e graúdos. Podem prejudicar: " a trabalhabilidade; " a pega e o endurecimento; " as características de dureza do concreto.! Nota: A maioria das impurezas encontram-se em jazidas de agregados naturais e são muito menos freqüentes em agregados britados, exceto o pó de pedra.

37 Substâncias Deletérias! ARGILAS E OUTROS MATERIAIS FINOS Argila: (partículas menores que 2 µm): pode estar presente no agregado na forma de películas superficiais.interfere na aderência entre o agregado e a pasta de cimento.a boa aderência é fundamental para assegurar a resistência e a durabilidade satisfatórias. Materiais finos (partículas entre 2 µm e 60 µm ): Silte: material fino encontrado em agregados extraídos de jazidas naturais. Pó de pedreira: material fino formado durante o processo de fragmentação da rocha para obtenção de pedra britada (ou, mais raramente, de seixo para obtenção de agregado miúdo)

38 Substâncias Deletérias! IMPUREZAS ORGÂNICAS São produtos da decomposição de matéria vegetal (principalmente ácido tânico e derivados), aparecendo na forma de húmus e argila orgânica. Encontrados com mais freqüência na areia de rio do que nos agregados de rocha britada, onde são facilmente laváveis. Podem interferir nas reações de hidratação Ensaio de Qualidade - NBR 7220

39 Substâncias Deletérias! PARTÍCULAS FRACAS Não conseguem manter a integridade (friáveis), sofrem expansão e desagregação quando expostas à água. Ex: carvão, piritas ferrosas, macassitas. torrões de argila, gravetos,carvão, mica. (Podem provocar falhas ou escamamento do concreto. Em teores elevados comprometem a resistência do concreto).

40 Outras Propriedades " RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO " RESISTÊNCIA À ABRASÃO " MÓDULO DE ELASTICIDADE " propriedades inter-relacionadas " propriedades influenciadas pela porosidade Ex.: calcário, granitos, basaltos, arenitos quartizíticos: resistência à compressão: 210 a 310 MPa módulo de elasticidade: 70 a 90 Gpa resistência à abrasão (Los Angeles): 15 a 20%

41 Reação Álcali-sílica A partir da década de 70, tem sido observado um número crescente de reações entre o agregado e a pasta de cimento hidratado que o envolve. A reação mais freqüentemente observada é entre a sílica ativa do agregado e o álcalis do cimento. Esta reação produz um gel expansivo que pode provocar expansão, fissuração e desagregação da pasta de cimento hidratada.

42 Reação Álcali-sílica! Condições para sua ocorrência: " presença de sílica ativa (normalmente no agregado) " teor de álcalis superior a 0,6% (% Na ,658% k 2 O) " umidade elevada (quanto maior a temperatura, menor a umidade necessária para ocorrer a reação)! O único meio eficaz para interromper a reação é a secagem do concreto e o impedimento do contato com a água.

43 Reação álcali/sílica.gel microcristalino, produto da reação Reação álcali/sílica. Gel liso, produto da reação Reação álcali/sílica - Gel liso com depósito na superfície

44 Amostragem O separador mecânico, ou quarteador, é um instrumento dotado de calhas através das quais deve passar o material da amostra. Essas calhas conduzem frações diversas do agregado para dois recipientes, que armazenam, cada um, ao final do processo, metade da amostra devidamente misturada. Para cada material a ser analisado, utiliza-se um quarteador com largura de calhas adequada ao tamanho dos grãos. O objetivo é que a amostra de ensaio seja a mais representativa possível da amostra de campo.

45 Composição Granulométrica Normalmente, um agregado apresenta grãos de diversos tamanhos. A composição granulométrica consiste em separar uma amostra de agregado em várias dimensões, correspondentes ao tamanho das aberturas de várias peneiras. Cada fração do material retido em uma peneira consiste de grãos de tamanho aproximadamente iguais. 4,8 mm 9,5 mm 19 mm 32 mm 1,2 mm esc. aprox. 1:1

46 Composição Granulométrica

47 Dimensão Máxima Característica " Dmax é a dimensão da abertura da peneira (em mm) na qual fica retida acumulada uma porcentagem igual ou imediatamente inferior a 5% da massa total do agregado. " Limitações de Dmax: 1/3 da espessura da laje; 1/4 da distância entre as faces da fôrma; Dmax < 0,8 do espaçamento entre armaduras horizontais; 1,2 do espaçamento entre armaduras verticais; 1/4 do diâmetro da tubulação de bombeamento do concreto.

48 Dimensão Máxima Característica D máx deve atender ao espaçamento ente as armaduras Exemplo de Dmax < 0,8 do espaçamento entre armaduras horizontais.

49 Dimensão Máxima Característica

50 Módulo de Finura " MF é o índice de finura do agregado. Quanto maior o MF, mais graúdo é o agregado. É expresso em duas casas decimais. É calculado pela soma das porcentagens retidas acumuladas do agregado em cada uma das peneiras da série normal (ver tabela x), sendo esta soma dividida por 100. " É muito usado para a verificação de agregados e para a dosagem de concretos.

51 Classificação segundo NBR 7211 Limites para agregado graúdo Graduação ,5 9,5 6,3 4,8 2,

52 Classificação segundo NBR 7211 Porcentagem, em peso, retida e acumulada na peneira ABNT Peneira 9,5mm 6,3mm 4,8mm 2,4mm 1,2mm 0,6mm 0,3mm 0,15mm muito fina fina média a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 5(A) 0 a 10 0 a 11 0 a 5(A) 0 a 15(A) 0 a 25(A) 0 a 10(A) 0 a 25(A) 10(A) a 45(A) 0 a a a a 85(A) 60(A) a 88(A) 70(A) a 92(A) 85(B) a 11 90(B) a (B) a 100 Limites para agregado miúdo grossa 0 0 a 7 0 a 12 5(A) a 40 30(A) a a 85 80(A) a 95 90(A) a 100

53 Classificação dos Agregados Miúdo Graúdo Classificação Módulo de Finura Classificação Dmax Fino < 2,4 Brita 0 4,8 a 9,5 Médio 2,4 a 3,3 Brita 1 9,5 a 19 Grosso 3,3 a 3,9 Brita 2 19 a 25 Muito Grosso >3,9

54 Granulometria! Quais as propriedades de uma boa curva granulométrica? Trabalhabilidade razoável combinar agregado miúdo e graúdo sem esquecer o fator custo. Mínimo de segregação (caminho oposto à trabalhabilidade) produto final com falha, pouco resistente, não durável, grande variabilidade, desde que sejam sãos, coesão (material passante # 0,3 mm).

55 Granulometria! Fatores que determinam a granulometria: " A área superficial do agregado determina a quantidade de água necessária para molhagem completa dos grãos; " O volume relativo ocupado pelo agregado; " A trabalhabilidade da mistura; " A tendência a segregação.

56 Agregados para Concreto Características: " resistência elevada aos esforços mecânicos " isentos de substâncias nocivas: material pulverulento, torrões de argila e materiais carbonosos " isentos de impurezas orgânicas: húmus, dejetos, açúcares " durabilidade e resistência química: não se decompor sob ação de ar e água. " não reagir nocivamente com os produtos de hidratação do cimento. " apresentar forma satisfatória: arredondada para grãos naturais e cúbica para grãos britados " distribuição granulométrica contínua

57 Agregados especiais! Agregados Leves! Outros agregados artificiais (reciclados) (Não normalizados ainda) " Considerações de natureza ecológica: " Resistência abertura de cavas; " Resistência exploração de pedreiras; " Problemas com a disposição de entulhos de demolição; " Problemas com despejo de resíduos domésticos. " Uso: " Requer tratamento; " Exige estudo tecnológico especializado.