UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL. Disciplina: ECV 5330 - Materiais de Construção Civil

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Disciplina: ECV 5330 - Materiais de Construção Civil Autores: Janaíde Cavalvante Rocha. Profª. Luciana Lopes Xavier, Engª Civil Florianópolis, 2000.

2 CAPÍTULO 1 ROCHAS 1.1 DEFINIÇÃO As rochas são todos os elementos que constituem a crosta terrestre, independente da sua origem, composição e estrutura, segundo a geologia. A rocha é um agregado natural formado por um ou mais minerais que forma a crosta terrestre (LEINZ e AMARAL). Entendendo por mineral toda substância inorgânica natural, de composição química e estrutura definida. Rochas são materiais constituintes essenciais da crosta terrestre, provenientes da solidificação magma ou de lavas vulcânicas, ou da consolidação de depósitos sedimentares, tendo ou não sofrido transformações metamórficas. São materiais que apresentam elevada resistência mecânica, podendo sofrer modificações quando em contato com ar e água em casos bastante especiais (ABNT - TB-3/ 1945, item 2º). 1.2 UTILIZAÇÃO Da extração das rochas são obtidos blocos, matacões, agregados e pedras de construção. Nas pedras de construção estão as pedras de alvenaria, de cantaria, guias, paralelepípedos, lajotas e placas de revestimento. 1.3 HISTÓRICO Materiais naturais são os mais antigos utilizados pelo homem, pois podem ser empregados sem grandes modificações em relação ao seu estado natural; Estima-se a utilização de pedras, em formas primitivas de construções, em 3.000 A.C. na Espanha e sul da França; As pirâmides do Egito foram erguidas com blocos de rochas calcárias (Idade Antiga); A pedra foi o material estrutural mais importante na Idade Média. Como exemplo temos a construção dos castelos medievais e das grandes catedrais;

3 Século XIX surgimento das estruturas metálicas e século XX desenvolvimento do concreto armado. Estes novos materiais, por apresentarem boa resistência à tração e compressão, favorecem revolução nas formas e concepções arquitetônicas; A pedra, no uso como material estrutural, teve grande impacto por não ter uma resistência à tração da mesma ordem de grandeza de sua resistência à compressão. 1.4 APLICAÇÃO A pedra de construção é usada como material suporte ou base nos muros de arrimo, fundações pouco profundas, blocos de pavimentação e como agregado (componente do concreto de cimento portland ou mistura betuminosa da pavimentação). Ainda é aplicada como material de acabamento e proteção, como por exemplo placas de revestimentos de paredes e pisos, devido à sua durabilidade e efeito estético. Sua utilização como material agregado, complemento dos concretos de cimento e asfálticos, faz com que o material seja um dos mais importantes entre os materiais de construção. 1.5 CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 1.5.1 - Classificação Geológica: De acordo com a formação da rocha. a) Rochas Eruptivas, Magmáticas ou Ígneas: Formadas pelo resfriamento do magma (material rochoso em fusão). Intrusivas: Solidificam-se à grande profundidade do solo. Ex.: granito, diorito, gabro, etc. Efusivas: Solidificam-se na superfície do solo. Ex.: riolito, basalto, diábase, etc. Filoneanas: Ex.: pórfiro. b) Rochas Sedimentares: São rochas estratificadas, geralmente depositadas debaixo d água ou acumuladas através da ação do vento e do gelo. Clásticas ou detríticas: Oriundas da destruição de rochas pré-existentes devido à ação de águas, ventos e geleiras (deposição de detritos). Ex.: arenito. Precipitação química: Originária da transformação química sofrida por materiais em suspenso nas águas. Ex.: gipsita, calcário e dolomita. Origem Orgânica (organógenas): Provêm da ação direta ou indireta de organismos ou da acumulação de seus restos (acumulação matéria orgânica). Ex.: calcário-fóssil, carvão-fóssil, turfa.

4 c) Rochas Metamórficas: São rochas magmáticas ou sedimentares que sofreram alteração na sua textura original, estrutura cristalina ou composição mineralógica, devido a condições químicas e físicas abaixo da superfície terrestre (calor, pressão e água). Os tipos de rochas mais comuns neste grupo são mármore (provém da metamorfização do calcário), gnaisse (provém da metamorfização do granito), quartzito (provém da metamorfização do arenito), xisto e filito. 1.5.2 - Classificação Tecnológica: Baseado no mineral simples predominante na constituição das rochas e determinante das suas características. a) Rochas Silicosas: Predomínio quase total da sílica (SiO 2 ) sob a forma, normalmente, de quartzo puro. Possuem a maior resistência mecânica e maior durabilidade. Ex.: granito, basalto, grês silicoso, etc. b) Rochas Calcárias: Têm predomínio do cálcio, na forma de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) ou de sulfato de cálcio. Possui boa resistência mecânica e média durabilidade. Ex.: calcário, mármore, dolomita e gipsita. c) Rochas Argilosas: Predomínio da argila (silicatos hidratados de alumínio). Têm resistência mecânica e durabilidade baixíssimas. Ex.: argila comum, margas e xistos argilosos. 1.5.3 - Classificação Combinada: Considera-se as duas classificações anteriores e a aplicação na Engenharia. As rochas são classificadas em: a) Rochas Sílicosas: Eruptiva, Sedimentares e Silicosas Metamórficas; b) Rochas Calcárias: Sedimentares e Metamórficas; c) Rochas Argilosas: Sedimentares.

5 A Tabela 1 resume esta classificação. Tabela 1: Classificação das Rochas (PETRUCCI, 1976) 1.6 CARACTERÍSTICAS DE ROCHAS EMPREGADAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL 1.6.1 Granito Rocha ígnea de profundidade; Dura de textura cristalina e de grãos finos ou médios; Compõem-se de quartzo, feldspato e mica; Comum na natureza; Apresenta fratura irregular ou concóide; A cor predominante é dada pelo feldspato, podendo ser rósea, marrom, amarelada, cinza ou azulada; O quartzo dá grânulos brancos ou pretos e a mica lhe dá o brilho; Resistência à compressão é, em média, 150 MPa (1500kgf/cm²); Densidade varia de 2,5 a 3,0; Excelente pedra de construção, desde que não alterado; Resistência mecânica e durabilidade são as maiores dentre as demais pedras de construção;

6 Usos: em calçamentos (resistência ao choque e desgaste), muros de arrimo, alvenarias e pontes em arcos (obras com esforços de compressão); Principal uso: Como agregado para base de pavimentos, concretos de Cimento Portland e asfáltico. Atualmente utilizado como revestimento de pisos e paredes na forma polida (placas). 1.6.2 - Calcários Rocha sedimentar composta por carbonato de cálcio (CaCO 3 ) e pequenas proporções de outras substâncias (óxido de ferro, de magnésio, argila); Predomínio de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) são chamados de calcários calcíticos e predomínio de carbonato de magnésio CaMg (CO 3 ) são chamados de calcário dolomíticos ou magnesianos; Características: Calcinação pela ação do calor, liberando gás carbônico. CaCO 3 + calor = CaO + CO 2 Atacadas pelos ácidos, desprendem CO 2 com efervescência. Riscadas facilmente pelo canivete (grau 3 na escala de Mohs). Resistência à compressão é de 50 a 150 MPa (500 a 1500kgf/cm²); Uso: Revestimento, produção de aglomerantes (extração da cal e fabricação do cimento) e, em algumas regiões, como agregados. 1.6.3 - Basalto Rocha ígnea de superfície; De cor escura e textura compacta; Constituída à base de feldspato; Resistência à compressão é de 150 MPa (1500kgf/cm²); Composto de silicatos de alumínio e cálcio, de vidro e piroxênio; Tem grande resistência e dureza; Como agregado apresentam duas desvantagens: grande dureza que desgasta os britadores e a forma dos grãos predominantemente lamelares;

7 Exige menos explosivos na exploração das pedreiras, devido ao seu fraturamento natural, fazendo seu custo de produção ser menor que o dos agregados graníticos; Uso: Em revestimentos de pisos com grande fluxo de pedestres (placas polidas) e pisos para jardins (forma bruta). 1.6.4 - Mármores Rochas derivadas do metamorfismo do calcário; Tem textura compacta; Resistência à compressão é de 100 MPa (1000kgf/cm²); As impurezas dão a sua coloração; Durabilidade e resistência à abrasão menor que granitos; Representam o último grau de alteração de rochas (paragnaisses) ou provêm do metamorfismo do granito (ortognaisses); Aspecto e características físicas e mecânicas semelhantes a dos granitos; Tem quase os mesmos usos que o granito; Uso: Em revestimento interior sob a forma de placas. 1.7 MINERAIS PRESENTES NAS PEDRAS DE CONSTRUÇÃO 1.7.1 - Quartzo A sílica (SiO2) ou quartzo livre é o mineral mais abundante na crosta terrestre. O quartzo é a sílica cristalina, geralmente opaca ou de coloração branco leitoso. É somente atacada pelo ácido fluorídrico. Possui massa específica absoluta 2,65 e dureza 7. Apresenta alta resistência à compressão e grande resistência à abrasão. T 570 C: passa do estado beta para alfa aumentando 1,5 vezes seu volume; T = 870 C: transforma-se em tridimita e cristaliza sob forma de finas lâminas hexaédricas; T = 1710 C: funde, resfriando-o rapidamente, dá origem ao quartzo vítreo (sílica amorfa), de massa específica 2,3. A sílica amorfa ocorre sob forma de sílica hidratada SiO2 (H2O) opalina. Nessa forma pode reagir com a cal.

8 1.7.2 - Aluminossilicatos Depois da sílica, a alumina (Al2O3) é o mais abundante constituinte da crosta terrestre. Combinado com a sílica (SiO2) forma o grupo de aluminossilicatos. Feldspato: K2O Al2O3 6SiO2; Na2O Al2O3 6SiO2; CaO Al2O3 2SiO2 Mica: silicatos de alumínio. Muscovita, Vermiculita; Caulinita: silicatos de alumínio hidratado Al2O3 2SiO2 2H2O 1.7.3 - Silicatos de Ferro Magnésio Geralmente denominados minerais negros. A massa específica é maior que os outros silicatos e a dureza varia entre 5,5 e 7,5. 1.7.4 - Carbonatos e Sulfatos Os carbonatos e sulfatos formadores de rochas são encontrados principalmente em rochas sedimentares. Minerais mais importantes: Calcita : CaCO3 (carbonato de cálcio cristalino) Magnesita: Mg CO3, emprega-se em material refratário. Dolomita: (CaCO3. MgCO3) Gesso: CaSO4. 2H2O Anidrita: CaSO4, transforma-se em gesso por hidratação. 1.8 PROPRIEDADES DAS PEDRAS Para que as pedras possam ser utilizadas na construção, estas devem ter algumas qualidades, resultando na necessidade de controle de certas propriedades. As propriedades fundamentais são as seguintes: 1.8.1 - Resistência Mecânica: É a capacidade de suportar a ação de cargas aplicadas sem entrar em colapso. Devem ser consideradas propriedades como resistência à Compressão, Tração, Flexão, Cisalhamento, Desgaste e Choque. Compressão, Tração, Flexão, Cisalhamento: As pedras têm boa resistência à compressão e mal à tração. A resistência mecânica varia de acordo com a orientação nas rochas estratificadas e com o leito da pedreira nas rochas eruptivas. A umidade tem influência na

9 resistência, variando na razão inversa da umidade. Nas pedras as deformações crescem menos rapidamente que as tensões, não seguindo a lei de Hooke. A resistência à compressão, geralmente, é o principal requisito na escolha da pedra. Desgaste: É a perda de qualidades ou de dimensões com o uso contínuo. Choque: As pedras suportam, além dos efeitos estáticos, os dinâmicos. Os ensaios podem ser feitos por normas alemãs ou americanas. 1.8.2 - Durabilidade: É a capacidade de manter as suas propriedades físico-mecânicas com o decorrer do tempo e ação de elementos agressivos (meio ambiente ou intrínsecos, físico, químico e mecânico). Influenciam a durabilidade: a Compacidade, Porosidade, Permeabilidade, Higroscopicidade, Gelividade, Condutibilidade Térmica. Compacidade (C): É o volume de sólidos na unidade de volume da rocha natural. Está ligada à permeabilidade, à absorção, à higroscopicidade e à gelividade. Porosidade (P): É expressa pelo volume de vazios na unidade de volume total. É o complemento da compacidade. A pedra porosa é pouco resistente à compressão, é permeável e gelível. A porosidade está intimamente ligada à durabilidade. A classificação quanto à porosidade é a seguinte: P < 1% : rocha muito compacta; 1% <P < 2.5% : rocha com pequena porosidade; 2,5% <P < 5% : rocha com porosidade regular; 5% <P < 10% : rocha bastante porosa; 10% <P < 20% : rocha muito porosa; P >20%: rocha fortemente porosa. Permeabilidade: É a capacidade de se deixar atravessar por líquidos e gases. A água pode atravessar um corpo poroso por capilaridade, pressão ou ambas. Muito importante para reservatórios, coberturas, entre outros. Higroscopicidade: É a propriedade de absorver água por capilaridade. Tem grande importância na durabilidade. Condutividade Térmica e Elétrica: É a propriedade relacionada com a velocidade da transmissão de calor. As pedras, comparadas aos metais, podem ser consideradas más condutoras de calor, mesmo assim não podem ser consideradas bons isolantes térmicos. Em geral, as porosas são mais isolantes que as compactas. Devido à má condutibilidade o

10 exterior sofre mais que o interior, a dilatação provoca o fendilhamento. Como exemplo temos a Tabela 2: Tabela 2: Densidade de massa aparente (ρ ), condutividade térmica (λ ) e calor específico (c) das pedras (LAMBERTS, R; DUTRA, L.; PEREIRA, F.O.R., 1997.) Material PEDRAS (incluindo junta de assentamento) ρ Densidade de massa aparente (kg / m³) λ Condutividade Térmica (W / (m.k)) c Calor Específico de Materiais (kj / (kg.k)) granito, gneisse 2300-2900 3,00 0,84 ardósia, xisto 2000-2800 2,20 0,84 basalto 2700-3000 1,60 0,84 calcários / mármore > 2600 2,90 0,84 Outras 2300-2600 2,40 0,84 1900-2300 1,40 0,84 1500-1900 1,00 0,84 < 1500 0,85 0,84 Gelividade: A água infiltrada na pedra transforma-se em gelo, conseqüentemente aumentando de volume. A pressão exercida pelo gelo é de 146 kgf / cm². 1.8.3 - Trabalhabilidade: É a capacidade da pedra em ser trabalhada com mínimo de esforço. Influenciam na trabalhabilidade: a Fratura, a Homogeneidade e a Dureza. Fratura: Está relacionada à facilidade ou dificuldade de extração, corte, polimento e aderência a aglomerantes. Refere-se à forma e ao aspecto da superfície de fragmentação da rocha. Os principais tipos de fratura são: Plana: Material fácil de ser cortado em blocos de faces planas; Conchoidal: Difícil de ser cortada; Lisa: Fácil de polir; Áspera: Boa aderência; Escamosa: Dificuldade de cortar, mas fácil de lascar; Angulosa: Superfície de separação mais ou menos resistente.

11 Homogeneidade: Quando apresenta as mesmas propriedades em amostras diversas. A homogeneidade é uma qualidade fundamental, a ausência desta significa má qualidade da pedra. Dureza: É a propriedade relacionada à maior ou menor capacidade de se serrar. Esta propriedade afeta a trabalhabilidade da pedra e está intimamente ligada ao seu custo. Brandas: Serradas facilmente pela serra de dentes. Ex.: Tufos vulcânicos. Semi- duras: Serradas facilmente pela serra lisa com areia ou esmeril e dificilmente serradas por serra de dentes. Ex.: Calcários compactos. Duras: Somente serradas na serra lisa. Ex.: Mármores. Duríssimas: Dificilmente serradas pela serra lisa, mas facilmente com as serras diamantadas. Ex.: Granito. 1.8.4 - Estética: É a aparência da pedra para fins de revestimento ou acabamento. Considera-se a Textura, a Estrutura e a Coloração. Textura: Relacionada ao detalhe da distribuição dos elementos mineralógicos. Estrutura: Relacionada à homogeneidade ou heterogeneidade dos cristais constituintes e da parte amorfa. Coloração: É determinada pela cor dos minerais essenciais ou de seus componentes acessórios. Importante quando a pedra tem finalidade decorativa, influenciando na maioria das vezes, no seu valor. Devido a sua variabilidade, a cor não serve para identificação mineralógica. Quando usada para revestimentos a uniformidade e a durabilidade das cores são essenciais. A cor pode ser alterada pelo intemperismo. O polimento contribui na resistência à ação do tempo, acentuando as cores. Alguns minerais são nocivos à beleza das pedras como a pirita, marcassita, pirrotita e mica.

12 1.9. ESTUDOS TECNOLÓGICOS 1.9.1 - Características Físicas 1.9.1.1 - Massa Específica: É a relação entre massa e volume. Massa Específica Aparente (d): No volume considera-se o material sólido e os vazios permeáveis e impermeáveis. Determinada pelo processo geométrico, frasco graduado ou balança hidrostática. m d = (1.1) V ap Massa Específica Absoluta (D): Dada pelo peso da unidade sem os vazios. Determinada pelo picnômetro. m D = (1.2) V abs Figura 1: Massa Específica 1.9.1.2 - Compacidade (C): É a relação entre massa específica aparente e massa específica absoluta. V abs C = Vap m D C = m d d C = (1.3) D

13 1.9.1.3 - Porosidade (P): É a relação entre volume de vazios e volume aparente do material. V V v P = ap ( Vap Vabs) P = V ap ( m / d m / D) P = m d d P = 1 (1.4) D Classificação quanto à porosidade: P < 1% : rocha muito compacta; 1% <P < 2.5% : rocha com pequena porosidade; 2,5% <P < 5% : rocha com porosidade regular; 5% <P < 10% : rocha bastante porosa; 10% <P < 20% : rocha muito porosa; P >20%: rocha fortemente porosa. 1.9.1.4 - Permeabilidade: É a capacidade de se deixar atravessar por líquidos e gases. A água pode atravessar um corpo por capilaridade, pressão ou ambos. A absorção depende dos poros ligados ao exterior de acordo com a dimensão e disposição dos canais da pedra. 1.9.1.5 - Higroscopicidade: É a propriedade de absorver água por capilaridade. Importante para a durabilidade. h = k t (minutos) O peso da água absorvida é proporcional ao volume atingido pela água. Q = m k S onde m = porosidade relativa. Q = m S k t e m k = S Q t Fazendo m k = H e multiplicando por 100, temos o coeficiente de higroscopicidade. H = 100 Q S t (1.5)

14 1.9.1.6 - Condutividade Térmica e Elétrica: É a propriedade relacionada com a velocidade da transmissão de calor. As pedras, comparadas aos metais, podem ser consideradas más condutoras de calor, mesmo assim não podem ser consideradas bons isolantes térmicos. 1.9.1.7 - Dureza: É a propriedade relacionada à maior ou menor capacidade de se serrar. Esta propriedade afeta a trabalhabilidade da pedra e está intimamente ligada ao seu custo. Brandas: Serradas facilmente pela serra de dentes. Ex.: Tufos vulcânicos. Semi- duras: Serradas facilmente pela serra lisa com areia ou esmeril e dificilmente serradas por serra de dentes. Ex.: Calcários compactos. Duras: Somente serradas na serra lisa. Ex.: Mármores. Duríssimas: Dificilmente serradas pela serra lisa, mas facilmente com as serras diamantadas. Ex.: Granito. 1.9.2 - Características Mecânicas 1.9.2.1- Resistência à Compressão, Tração, Flexão, Cisalhamento: As pedras, normalmente, resistem bem à compressão e mal à tração. Fatores como a orientação do esforço, nas rochas estratificadas e umidade influenciam na resistência. A resistência à compressão serve de dado para avaliação indireta das outras propriedades. - Cisalhamento = 1/10 a 1/15 da Resistência à Compressão. - Tração = 1/20 a 1/40 da Resistência à Compressão. - Flexão = 1/10 a 1/15 da Resistência à Compressão. Determinação da resistência à compressão: Na prensa coloca-se corpo de prova cúbico com 5 centímetros de arestas. Sendo: Rc = Resistência à compressão, P = Esforço aplicado, e S = Área da seção resistente. Figura 2: Resistência à Compressão

15 1.9.2.2 - Desgaste: É a perda de qualidades ou de dimensões com o uso contínuo. O ensaio de desgaste pode ser feito de duas maneiras: Material atritado contra um disco horizontal que gira, usando-se um abrasivo (areia ou coríndon) resistência à abrasão. O desgaste é feito pelas partes mais duras, dependendo também da dureza do abrasivo. recomendado para pedras e pisos de revestimento. Material atritado por desgaste recíproco de pedaços de pedra em aparelhos como o Deval ou Los Angeles. É muito usado para qualificação da pedra como agregado para concreto asfáltico e lastro de ferrovias. agregados. 1.9.2.3 - Resistência ao choque: Importante nas aplicações como molhes de enrocamento, pois o peso do bloco é fundamental para a estabilidade do molhe, não podendo ser partidos por choque durante a colocação. O ensaio consiste em deixar cair sobre o corpo-de-prova (cubo de 4 cm de lado) um peso de 45N (4,5 kg) quantas vezes forem necessárias para esmagar o cubo. Figura 3: Aparelho para ensaio de choque.

16 1.10 CLASSIFICAÇÃO QUANTO ÀS DIMENSÕES Bloco de Rocha: Pedaço de rocha com diâmetro > 1m Matacão: Pedaço de rocha com diâmetro 25 cm < <1m Pedra: Pedaço de rocha com diâmetro 7,6 cm< < 25 cm Pedregulho: Pedaço de rocha com diâmetro 4,8mm < <7,6cm Areia: Diâmetro 0,05mm < < 4,8mm Silte: Diâmetro 0,005mm < <0,05mm Argila: Diâmetro <0,005mm 1.11 ALTERABILIDADE DA PEDRA Modificação da suas características e propriedades por agentes atmosféricos ou outros agentes agressivos, atuando através de uma ação física ou química. 1.11.1 Efeitos Físicos: Variação de Temperatura: O aquecimento da rocha é 1 a 2,5 vezes mais do que a atmosfera. Cada constituinte mineralógico tem um coeficiente de dilatação térmica. As variações térmicas produzem esforços internos secundários que agindo continuamente podem causar a desagregação e a ruína total do material. Crescimento dos cristais: O crescimento de cristais em fendas pré-existentes ou poros pode fragmentar a rocha. Esse crescimento pode ser devido à deposição de sais nas fendas e poros. Os sais precipitam quando a água de capilaridade evapora-se e ao cristalizar-se aumentam de volume, ocasionando um aumento de fissuração progressivo e lento. 1.11.2 Efeitos Químicos Oxidação: Um dos processos químicos mais comuns. Afeta os compostos de ferro e a passagem do ferro bivalente ( FeO 2 ) a trivalente (FeO 3 ) dá origem à coloração avermelhada. Exemplo: A oxidação dos sulfetos encontrado na forma de pirita (FeS 2 ), marcassita (FeS 2 ) ou pirrotita (Fe n 1 S n ). Na presença de água e ar o sulfeto reage dando: 4 FeS 2 + 15O 2 + 8 Ca (OH) 2 + 14 H 2 O 4 Fe (OH) 3 + 8 (CaSO 4. 2 H 2 O) Ação do CO 2 : Certas rochas podem sofrer dissolução, como os calcários, cujo mineral essencial é a calcita, CaCO 3, ou a dolomita CaMg (CO 3 ) 2. A dissolução dos calcários calcíticos é muito mais rápida que a dos calcários dolomíticos. O bicarbonato tem

17 solubilidade 100 vezes mais que o carbonato. O bicarbonato de cálcio, sendo muito solúvel, é facilmente lixiviado. No caso dos calcários calcíticos verifica-se a seguinte reação: CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca (HCO 3 ) 2 Calcita Bicarbonato de Cálcio Hidratação: Pela hidratação a água é absorvida, ficando intimamente ligada à superfície mineral, penetrando em seus capilares, sendo que a estrutura cristalina do mineral é mantida. Depois da hidratação ocorre a hidrólise, responsável pela decomposição química do mineral, quebrando sua estrutura cristalina. Figura 4: Agentes de Ruína da Pedra (PETRUCCI, 1976)

18 Figura 5 : Alterações Típicas da Pedra e Agregados (PETRUCCI, 1976) 1.12 EXPLORAÇÃO DE PEDREIRAS 1.12.1 - Definição de Pedreira Pedreira é a denominação dada a uma jazida (depósito mineral ainda não explorado, natural) de mineral pétreo explorada. 1.12.2 - Critérios para escolha de uma Pedreira a) Qualidade da jazida: Verificação através de observação direta ou estudo petrográfico. O estudo petrográfico determina: composição mineralógica da rocha e sua classificação petrográfica; estado de conservação da rocha; estrutura, granulação, textura, poros; presença de materiais nocivos. b) Quantidade e custo de remoção da camada superficial: A quantidade pode ser determinada por sondagens e topografia (curvas de níveis e levantamento de seções). c) Situação: Localização da pedreira (facilidade para o serviço); Acesso às vias de comunicação; Vizinhança; Distância ao centro consumidor; Volume de trabalho de drenagem e regularização;

19 Rede elétrica e água potável; Disponibilidade pessoal técnico e operário. 1.12.3 - Exploração de Pedreira Conjunto de operações que permitem a retirada da pedra natural da jazida, reduzindo formas e tamanhos, tornando-as compatíveis para o uso e aplicação em obras de engenharia. Os tipos de exploração são os seguintes: a) Céu aberto; b) Subterrânea; c) Mista. Figura 6 : Vista Pedreira, Pomerode - SC (AREIA E BRITA, 1999) 1.13 POTENCIAL MINERAL BRASILEIRO O Brasil, com seu território amplo e sua diversidade geológica, é um dos maiores potenciais de minérios do mundo, sendo um dos principais produtores mundiais de minérios, registrando uma produção de 83 substâncias minerais. Os terrenos antigos, ricos em depósitos minerais de grande significado econômico, são cerca de 42% do território nacional. Com relação à distribuição das minas por substâncias minerais, verifica-se que 72,6% estão ligadas à indústria da construção civil: calcário (337); pedras britadas (348); areia e cascalho

20 (265) e argilas comuns e plásticas (178). Os minerais metálicos compreendem 11,2% das minas, destacando ferro (82), ouro (20), alumínio (18), manganês (18), estanho (8) e cromo (6). 1.13.1 - Setor Mineral Catarinense O valor da produção mineral em Santa Catarina no ano de 1998, foi cerca de R$ 287,6 milhões, para 21 tipos de bens minerais produzidos (carvão; pedras britadas; argilas comuns e plásticas; areias, seixos e saibros; água mineral; fluorita; conchas calcárias; areia industrial; calcário calcítico e dolomítico; fonolito e nefelina-sienito; caulim; bauxita; silex; granito ornamental; turfa; argila refratária; feldspato). Figura 7: Distribuição do Valor da Produção Mineral do Estado de SC (AREIA E BRITA, 1999) 1.13.2 - Brita e Areia em Santa Catarina A pedra britada tem grande distribuição em Santa Catarina. Na porção Leste é obtida do beneficiamento das rochas graníticas e/ou granito-gnáissicas, além de seixos de leito de rios e de depósitos aluvionares provenientes destas litologias. Enquanto que na porção Oeste e Meio- Oeste a brita é produzida a partir de basaltos da Formação Serra Geral. As areias para utilização na Construção Civil tem ampla distribuição na porção Leste do Estado. As principais áreas de extração localizam-se nos principais cursos d água que transportam os sedimentos originários das rochas graníticas e granito-gnáissicas, bem como nos depósitos sedimentares da planície costeira. As porções Oeste e Meio Oeste de Santa Catarina, são pobres em depósitos de areia, principalmente areia grossa, contendo apenas depósitos localizados, associados às rochas sedimentares da Bacia do Paraná, pois os basaltos da Formação da Serra Geral, pobres em sílica, são bem dominantes.

21 A produção de pedras britadas, areia, seixos e saibro foi no total cerca de 31% do valor da produção mineral do estado no ano de 1998. A produção de brita foi de 20,2% e a de areia e seixos 10,8%. Universo total da produção de brita: - Quantidade produzida: 3.986.555 m³; - Valor da Produção: R$ 58.218.915,00; - 50 empresas produtoras de pedra britada; - 65 minas outorgadas; - 35 municípios produtores, de um total de 293 existentes. Universo total da produção de areia para construção: - Quantidade produzida: 4.946.021 m³; - Valor da Produção: R$ 29.418.526,00; - 130 empresas produtoras de areia; - 181 minas outorgadas; - 40 municípios produtores, de um total de 293 existentes. 1.13.3 - Pedras usadas na Região (Florianópolis) a) Pó de pedra; b) Pedrisco; c) Brita n.º ¾; d) Brita n.º 1; e) Brita n.º 2 e; f) Pedra pulmão (Oriunda da britagem primária). a) b) c) d) e) f) Figura 8: Pedras usadas na Região ( Pedrita, 2000)

22 Na Figura 9 encontra-se um fluxograma típico de uma pedreira. Figura 9: Fluxograma típico de uma pedreira (BAUER, L.A., 1995)

23 1.14 PARTE PRÁTICA 1.14.1 - Massa Específica Aparente: É a massa por unidade de volume compreendendo o volume absoluto do material sólido e o volume dos vazios impermeáveis. Obtida através da fórmula (1.1). Métodos de determinação: a) Processo geométrico: Utiliza-se um cubo com arestas normalmente de 5 cm. É o corpode-prova usado para o ensaio de resistência à compressão. As medidas das arestas para determinação do volume são efetuadas com um paquímetro. São realizadas duas medidas por aresta e as dimensões do cubo são calculadas como sendo a média das leituras. d = m a b c (1.6) b) Processo do frasco graduado: Coloca-se uma certa quantidade de água em uma proveta graduada e faz-se uma leitura inicial (Li). Determina-se a massa de uma certa porção da amostra (m) e coloca-se esta porção na proveta. Faz-se então a leitura final (Lf). d m = (1.7) ( Lf Li) Este procedimento é indicado para cálculos rápidos, para amostras que possua geometria irregular. A precisão é pequena, dependendo da sensibilidade de leitura da proveta utilizada. c) Processo da balança hidrostática: O princípio deste ensaio baseia-se na lei de Arquimedes: Todo corpo imerso num fluido está sujeito a uma força de baixo para cima igual ao peso de líquido por ele deslocado.

24 Figura 9: Lei de Arquimedes O valor do empuxo pode ser determinado pela diferença entre a massa de uma amostra em condições normais (m) e sua massa imersa (mi). Caso o fluido em questão seja a água (densidade igual a 1) o valor desta força em kgf será numericamente igual ao volume da amostra (em dm³). d = m ( m mi) (1.8) Execução do ensaio: - Pesa-se a amostra (m); - Tara-se a balança com o recipiente que conterá a amostra quando imersa na água; - Coloca-se a amostra no recipiente imerso e faz-se a pesagem imersa (mi). Este método de determinação tem grande precisão e é recomendado para medida de laboratório. 14.2 - Massa Específica Absoluta: É a massa por unidade de volume compreendendo apenas o volume absoluto do material sólido. Obtida através da fórmula (1.2). Os vazios impermeáveis são eliminados através de moagem prévia da amostra. Quanto menor a granulometria da amostra moída, mais preciso será o valor de D.

25 a) Processo do Picnômetro: O picnômetro é um recipiente de vidro que possui uma rolha esmerilhada com um tubo capilar. Quando repleto por um líquido, consegue-se um volume bem definido e preciso. Figura 10: Cálculo do volume da amostra através do picnômetro Execução do ensaio: - Pesa-se o picnômetro com água (Pag); - Pesa-se uma amostra de pó de pedra (m); - Retira-se um pouco da água do picnômetro, coloca-se a amostra (a) com auxílio de um funil e completa-se o restante do espaço com água; - Pesa-se o picnômetro com a amostra e água (Pag + a). [ Pag + a m] Vabs = Pag ( ) (1.9) D = m V abs D = m Pag [( Pag + a) m ] (1.10) Atenção: Deve-se eliminar cuidadosamente o ar aderido às partículas da amostra quando colocada no picnômetro, antes de começar o preenchimento total por água.

CAPÍTULO 2 26 AGREGADOS 2.1 DEFINIÇÃO Segundo a NBR 7211 (EB-4) agregados são materiais pétreos, obtidos por fragmentação artificial ou fragmentados naturalmente, com propriedades adequadas, possuindo dimensões nominais máxima inferior a 152mm e mínima superior ou igual a 0,075mm. Material particulado, incoesivo, de atividades química praticamente nula, constituído de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos (BAUER, 1995). Material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia. São agregados as rochas britadas, os fragmentos rolados no leito dos cursos d água e os materiais encontrados em jazidas, provenientes de alterações de rocha (PETRUCCI, 1987). 2.2 APLICAÇÕES Lastros de vias férreas; Bases para calçamentos; Adicionados aos solos que constituem pista de rolamento; Parte componente do material para revestimentos betuminosos; Material de drenagem e para filtros; Material granuloso e inerte (não sofre transformação química) na confecção de argamassas e concretos. 2.3 CLASSIFICAÇÃO 2.3.1 Segundo a Origem Naturais: Aqueles que já encontram-se na natureza sob a forma (particulada) de agregados. São as areias (mina ou cursos d água) e cascalhos.

27 Artificiais: Aqueles que têm sua composição particulada obtida através de um trabalho de afeiçoamento pela ação do homem. Sendo as areias e pedras obtidas através da moagem de fragmentos maiores. Existem autores que classificam as areias e pedras obtidas por moagem como naturais, usando a designação de artificias para os obtidos a partir de materiais sintéticos, como produtos ou rejeitos industriais (argila expandida e escória moída). 2.3.2 Segundo o Tamanho dos Grãos Miúdo: Aquele material cujos grãos passam pela peneira ABNT 4,8 mm* e ficam retidos na peneira 0,075 mm. Sendo a areia e o pedrisco. Graúdo: Aquele material cujos grãos ficam retidos na peneira ABNT 4,8 mm** e passam pela peneira 152 mm. Sendo as britas e o seixo rolado. * Podem ficar retidos até 15% em massa. ** Podem passar até 15% em massa. Quando o material apresentar mais do que 15% e menos do que 85% da massa de grãos passantes ou retidos na peneira 4,8 mm de abertura, considera-se o agregado como uma MESCLA de miúdo e graúdo. 2.3.3 Segundo à Massa Específica Aparente Leves: Aqueles com massa específica aparente menor que 2000 Kg/m³. Exemplos: Vermiculita, argila expandida e pumicita (pedra-pome). Normais: Aqueles cuja massa específica aparente está entre 2000 a 3000 Kg/m³. Exemplos: Areias quartzozas, seixos e britas de granito. Pesados: Aqueles que possuem massa específica aparente acima de 3000 Kg/m³. Exemplos: Minérios de barita, hematita e magnetita.

28 2.4 TIPOS DE AGREGADOS Filler: Material que passa na peneira n.º 200 (0,075 mm). Areia: Material natural que passa na peneira de malha 4,8 mm (podendo ficar retido até 15% em massa); Pedrisco: Material artificial que passa na peneira de malha 4,8 mm (podendo ficar retido até 15% em massa); Brita: Material artificial que passa na peneira de malha 152 mm e fica retido na 4,8mm (podendo passar até 15%); Seixo Rolado: Material natural que passa na peneira de malha 152 mm e fica retido na 4,8mm (podendo passar até 15%). 2.5 OBTENÇÃO DOS AGREGADOS 2.5.1 Agregado Natural A obtenção dos agregados naturais e a sua qualidade estão ligadas à sua origem geológica. De acordo com a origem geológica, as jazidas classificam-se em: a) Origem residual: Depósitos encontrados próximo à rocha matriz. Normalmente possuem boa granulometria, mas grande quantidade de impurezas. b) Origem eólico: Depósito de materiais finos formados pela ação do vento. Possuem má granulometria, mas com bastante pureza. Exemplo: Dunas. c) Origem aluvial: Depósito de materiais formados pela ação transportadora da água. Podems ser fluviais ou marítimos. Os marítimos, geralmente, apresentam má granulometria e os fluviais são, na maioria das vezes, os melhores agregados encontrados na natureza. Quanto ao tipo de jazida: Bancos: jazida formada acima do leito do terreno; Minas: jazida formada em subterrâneo; Jazidas de rios: leitos e margens de cursos de água; Jazidas de mar: praias e fundos do mar.

29 2.5.2 Agregado Artificial Obtidos através da redução de pedras grandes, em geral por trituração em equipamentos mecânicos (britadores). Normalmente a operação de produção dos agregados artificiais é a seguinte: 1º) Extração da Rocha: Produção de blocos com grandes dimensões. 2º) Fragmentação Secundária: Redução do tamanho dos blocos em dimensões adequadas para o britamento primário. 3º) Transporte 1: Os fragmentos são transportados da pedreira até o britador primário através de correias ou transporte rodoviário, sendo este último mais oneroso. 4º) Britador Primário: Redução do tamanho dos fragmentos. 5º) Transporte 2: Os fragmentos de rocha são levados do britador primário ao secundário. 6º) Britador Secundário: Deixa os fragmentos com a dimensão final. 7º) Peneiramento: Os grãos são separados em tamanhos diferentes, de acordo com as exigências da norma ou comerciais. 8º) Lavagem: É feita quando existe uma grande quantidade de finos e principalmente quando a rocha matriz encontra-se parcialmente alterada (presença de argila). 9º) Estocagem: Os agregados são armazenados em depósitos a céu aberto ou em silos. a) Extração da rocha e fragmentação secundária: brita; pedra britada (NBR-7225); pedrisco / brita 0 (4,8 / 9,5); pedra 1: (9,5 / 12,5);

30 pedra 2: (12,5 / 25); pedra 3: (25 / 50); pedra 4: (50 / 76); pedra 5: (76 / 100); pó de pedra (< 4,8mm); areia de brita ( 0,15 mm<graduação<4,8mm); filler (material passante na peneira 0,075mm); pedra de mão (76 a 250mm); restolho (material granular friável). b) Fabricação industrial: agregado leve de argila expandida; agregado leve de suprodutos industriais; escórias industriais; agregado de concreto e entulho reciclados. 2.5.2.1 Tipos de Britadores a) De movimento alternado ( de mandíbula): Os britadores de mandíbula são de dois tipos: De simples efeito e de duplo efeito. Fragmentam a pedra, esmagando-a de encontro à superfície triturante fixa, por meio de superfície triturante de movimento alternado (mandíbula móvel). A pedra ao ser triturada baixa pelo funil a cada afastamento da mandíbula móvel. Normalmente os britadores comuns são de duplo efeito. Estes possuem a vantagem de consumir menos mandíbulas. Figura 1: Esquema de britador de mandíbulas de simples efeito (PETRUCCI,1982).

31 Figura 2: Esquema de britador de mandíbulas de duplo efeito (PETRUCCI, 1982). b) De movimento Contínuo: Neste caso podemos citar três tipos: Britador Giratório, Britador de Rolo e Britador de Martelo. - Britador Giratório: Superfície triturante fixa é a superfície interna da cavidade cônica e a móvel é a parte externa do pinhão côncavo, que se afasta e se aproxima da cavidade cônica, devido a um excêntrico. - Britador de Rolo: A britagem é feita por dois rolos separados de um pequeno intervalo que giram em sentidos contrários. Podem Ter superfícies lisas, corrugadas ou dentadas. - Britador de Martelo: O material é jogado por pás móveis contra a superfície interna do britador. O choque é que provoca o fracionamento. Figura 3: Tipos de britadores (AREIA E BRITA, 1999)

32 2.5.2.2 Tipos de Peneiras a) Cilíndricas rotativas: A peneira cilíndrica rotativa é constituída de chapas de aço perfuradas e enroladas em forma cilíndrica, tendo uma inclinação de 4 a 6 graus. O refugo sai pela parte de baixo, podendo ser rebritado. A peneira é formada de várias seções, com diâmetro de furo crescente, da boca para a saída. Possui algumas desvantagens como: Aproveitamento da superfície bastante pequena ( a área útil é de 1/10 da total); Lenta: 10 a 25 r.p.m.: A velocidade não pode ser maior porque a força centrífuga prejudica a classificação, nem menor pois o material não escoa através do peneirador; Custo e manutenção altos devidos ao desgaste, pois as peneiras de diâmetro menor são as menos resistentes e as que recebem as maiores cargas; Deficiência na classificação; Paradas com muita freqüência para manutenção. b) Planas vibratórias: Formadas de caixilhos superpostos, com inclinação em torno de 15 graus. São as mais modernas. Possui vantagens como: As pedras maiores não vão para as peneiras mais fracas, ocasionando um menor desgaste; A classificação é rigorosa; Um pequeno espaço é ocupado; As telas são substituídas facilmente; Maior aproveitamento da superfície; Menor potência necessária. 2.5 ÍNDICE DE QUALIDADE 2.5.1 Resistência à Compressão A resistência varia conforme o esforço de compressão se exerça paralela ou perpendicularmente ao veio da pedra. O ensaio é feito em corpos-de-prova cúbicos de 4 cm de lado. 2.5.2 Resistência à Tração Depende, também, da direção do esforço. È determinada pelo ensaio diametral, onde o corpo-de-prova cilíndrico é submetido a um esforço perpendicular ao eixo do cilindro.

33 2.5.3 Resistência à Abrasão - Los Angeles Abrasão é o desgaste superficial dos grãos, que sofreram atrição. A resistência a abrasão mede a capacidade que o agregado tem de não sofrer alteração ao ser manuseado. A NBR 6465 trata do ensaio à abrasão. A abrasão Los Angeles deverá ser inferior a 50% em massa do material. A máquina do ensaio consta de um cilindro oco, de eixo horizontal, onde coloca-se dentro o agregado juntamente com bolas de ferro fundido. O procedimento de ensaio é seguinte: Pega-se uma amostra onde a quantidade é definida em função do tamanho dos grãos (Mn); Coloca-se a amostra no tambor do equipamento limpo juntamente com cargas abrasivas (esferas metálicas); Faz-se o tambor girar com velocidade de 30 à 33 rpm até completar 500 rotações; Retira-se o material do tambor, separa-se as esferas metálicas, limpa-se as esferas com uma escova e passa a amostra nas peneiras 2,38mm e 1,68mm rejeitando o material que passa na última peneira; Lava-se o material retido nas próprias peneiras e seca-se em estufa entre 105 e 110 C durante 3h; Pesa-se o material seco (m n). ( Mn m' n) An = 100 Mn 2.5.4 Substâncias Nocivas Torrões de Argila: A presença de argila, nos agregados, sob a forma de torrões friáveis é muito nociva para resistência de concretos e argamassas, pois é um material de pouca resistência e as vezes expansivos. O teor é limitado na NBR 7211 (EB-4) e a sua determinação se faz pelo método NBR 7218 (MB-8). Para os agregados miúdos o teor limite é de 1,5% e para os agregados graúdos é de 1,0% para concreto cuja aparência seja importante, 2,0% para concretos submetidos a desgaste superficial e 3,0% para demais concretos. Materiais carbonosos: Partículas de carvão, linhito, madeira e matéria vegetal sólida presentes no agregado. As partículas de baixa densidade são consideradas inconvenientes

34 sendo inclusões de baixa resistência, prejudicando o concreto quando submetido a abrasão. A NBR 7211 (EB-4) fixa o teor em 0,5% em concreto cuja aparência é importante e 1,0% nos demais concretos. A determinação é feita pela ASTM C123. O ensaio consta da separação das partículas de carvão, linhito, madeira e matéria vegetal sólida, por sedimento do agregado em um líquido de massa específica igual a 2kg/d³ (cloreto de zinco ou tetrabromoetano). Material pulverulento: Material fino constituído de silte e argila e passando na peneira 0,075mm. Os finos quando presentes em grande quantidade, aumentam a exigência de água dos concretos para uma mesma consistência. Os finos de certas argilas, em particular, propiciam maiores alterações de volume nos concretos, intensificando sua retração e redução limites. A determinação é feita pela (NBR 7219). Para agregados miúdos é de 3,0% para concretos submetidos à desgaste superficial e 5,0% para demais concretos. Para agregados graúdos de 1,0%. O limites, dos agregados miúdos, podem ser aumentados de 5 e 7% quando o material passante na peneira 0,075mm for constituído de grãos gerados durante o britamento da rocha. Impurezas orgânicas: É a impureza mais freqüente nas areias. São detritos de origem vegetal, geralmente sob forma de partículas minúsculas, mas que em grande quantidade escurecem o agregado miúdo. É determinada através do ensaio colorimétrico NBR7220 que indica ou não a existência de impurezas orgânicas nas areias. Em caso afirmativo, segundo a NBR 7211, areia é considerada suspeita. Comprova-se a qualidade da areia pelo ensaio NBR 7221. O ensaio consiste no seguinte: - Prepara-se duas argamassas 1:3:0,48; uma com areia suspeita e outra com areia conhecida de mesma granulometria composta em laboratório; - Moldam-se 3 séries de corpos de prova para cada argamassa e rompe-se a 3, 7, e 28 dias; - Caso o decréscimo de resistência seja inferior a 10% a areia pode ser empregada; - Caso decréscimo seja superior à 10% adota-se o seguinte procedimento: a) coloca-se a areia em lugar seco e ao ar livre para neutralizar a acidez; b) lava-se a areia com água de cal; c) substitui-se 5% do cimento em igual proporção em peso de cal.

35 Outras impurezas: Cloretos: Quando em presença excessiva podem ocasionar problemas. Os revestimentos de argamassas feitos com agregados contendo cloretos são higroscópicos, gerando o aparecimento de eflorescências e manchas de umidade. No caso de concreto armado pode acelerar o fenômeno de corrosão da armadura. O uso de aceleradores de pega à base de cloreto de cálcio têm seu uso proibido para concretos protendidos. Sulfatos: Podem acelerar e em certos casos retardar a pega de um cimento Portland. Dão origem as expansões no concreto pela formação da etringita (trisulfoalumitato de cálcio) ou sal de Candlot. 2.6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS AGREGADOS 2.6.1 Massa Específica Aparente: É a massa por unidade de volume, incluindo o material sólido e os vazios permeáveis e impermeáveis. É determinado pelo frasco de Chapmann ou picnômetro. Seu valor é utilizado no cálculo do consumo de materiais em concretos e argamassas. 2.6.2 Massa Específica Absoluta: É a massa por unidade de volume, estando incluso somente o material sólido que compõe os grãos. Sua determinação, na maioria das vezes, não tem interesse para a construção civil. 2.6.3 Massa Unitária: É a massa por unidade de volume, incluindo o volume aparente dos grãos e dos vazios intergranulares. A massa unitária tem grande importância porque é através dela que converte-se as composições das argamassas e concretos dadas em peso para volume e vice-versa. O teor de umidade influencia muito o peso unitário dos agregados miúdos devido ao fenômeno do inchamento. A massa unitária no estado solto de uma areia está em torno de 1,5kg/dm³, em estado seco. As areias finas têm massas unitárias da ordem de 1,2kg/dm³. 2.6.4 Umidade: O teor de umidade é de grande importância no estudo dos agregados, principalmente nos miúdos devido ao fenômeno do inchamento. É definido como a razão entre a massa de água contida numa amostra e a massa desta amostra seca. O resultado geralmente é expresso em porcentagem. Conforme o teor de umidade, temos o agregado nos seguintes estados:

36 a) Seco em estufa: A umidade, externa ou interna, foi eliminada por um aquecimento a 100 C; b) Seco ao ar: Sem apresentar umidade superficial e possuindo umidade interna, mas podendo não estar saturado; c) Saturado Superfície Seca: Não apresenta água livre na superfície, mas os vazios permeáveis das partículas de agregados encontram-se preenchidos de água; d) Saturado: Apresenta água livre na superfície. O teor de umidade no estado saturado superfície seca é denominado absorção. A absorção é normalmente muito baixa podendo atingir, em casos excepcionais, a 2%. A determinação da umidade pode ser feita através de: - Secagem em estufa; - Secagem por aquecimento ao fogo; - Frasco de Chapman; - Picnômetro; - Aparelhos Especiais (Exemplo: Speedy Moisture Tester). Seca estufa Seca ao ar Saturada Superfície Seca Úmida ou Saturada Absorção efetiva Umidade interna ou capacidade de absorção Umidade superficial Umidade total Figura 4: Diferentes condições de umidade dos agregados

37 2.6.5 Inchamento: A NBR 6467 (MB-215) cita que o inchamento de agregados miúdos é o fenômeno da variação de seu volume aparente, provocado pela água absorvida. A areia usada em obra, geralmente, encontra-se úmida. Os teores de umidade normalmente encontrados estão em torno de 4 a 6%. A água livre aderente aos grãos provoca um afastamento entre eles, resultando no inchamento do conjunto. A curva da Figura mostra a representação gráfica do fenômeno de inchamento para a areia de graduação média, onde na abscissa estão marcados os teores de umidade e na ordenada os coeficientes de inchamento (relação entre os volume úmido e seco de uma mesma massa se areia). Figura 5: Curva de Inchamento da Areia Por causa do gráfico surgiu a idéia de caracterizar-se uma areia, do ponto de vista do seu inchamento, de acordo com dois índices: a umidade crítica e o coeficiente médio de inchamento. Sendo: Umidade Crítica: É o teor de umidade acima do qual o inchamento permanece praticamente constante. Esta é conseguida através da construção gráfica. a) Traça-se uma tangente à curva paralela ao eixo das abscissas. b) Traça-se uma nova tangente à curva, paralela à corda que une a origem ao ponto de tangência da reta anterior. c) A umidade correspondente ao ponto de interseção das duas tangentes é a umidade crítica.

38 A média dos coeficientes de inchamento no ponto correspondente à umidade crítica e coeficiente máximo observado, é definido como coeficiente médio de inchamento. V h h i =, como: δ = δ h = e Vs V unit Vh m m δ s = m V s s i m h h =, sendo: m s δ δ s m h = m ( h +100) s 100 δ s ( h +100) i =, onde: Vh,, mh, δh, Vs, ms e δs são, respctivamente, volume, massa e massa δ h 100 unitária nos estados úmido e seco. 2.7 GRANULOMETRIA (COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DO AGREGADO) É a proporção relativa (expressa em percentagem) dos diferentes grãos que constituem o material. Expressa em material retido ou passante, por peneira ou acumulado. É determinada por peneiramento, através de peneiras normalizadas com determinadas aberturas, constituindo uma série padrão. No Brasil utiliza-se peneiras com malha de forma quadrada e uma sequencia tal que o lado de cada abertura tenha sempre o dobro do lado da abertura da malha da peneira anterior, começando pela 0,15mm. São as peneiras da série normal. Para caracterização de dimensões máximas e mínimas das partículas, existe as peneiras da série intermediária. De acordo com a NBR 7211/1983: Tabela 1: Seqüência da série de peneiras - NBR 7211/1983 Série Normal (abertura em mm) Série Intermediária (abertura em mm) 76 -- -- 64 -- 50 38 -- -- 32 -- 25 19 -- -- 12,5 9,5 -- -- 6,3 4,8 -- 2,4 -- 1,2 -- 0,6 -- 0,3 -- 0,15 --

39 Parâmetros dos ensaios de peneiramento: - Dimensão máxima característica: abertura (mm) correspondendo a uma percentagem retida acumulada à 5% em massa. - Dimensão mínima característica: abertura (mm) correspondendo a uma percentagem retida acumulada à 95% em massa. - Módulo de Finura: soma das percentagens retidas acumuladas nas peneiras da série normal, dividido por 100. 2.7.1 Limites Granulométricos do Agregado para Utilização em Concreto 2.7.1.1- Agregados Miúdos A granulometria é determinada segundo a NBR 7217, cuprindo os limites somente de uma das zonas indicadas na Tabela 2. Abertura (mm) Tabela 2: Limites Granulométricos de Agregado Miúdo (NBR 7211/83) Porcentagens Retidas Acumuladas Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 (Muito Fina) (Fina) (Média) (Grossa) 9,5 6,3 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0 0-3 0-5 (A) 0-5 (A) 0-10 (A) 0 20 50-85 (A) 85 (B)- 100 0 0-7 0-10 0-15 (A) 0-25 (A) 21-40 60(A) -88(A) 90 (B)- 100 0 0-7 0-11 0-25 (A) 10(A)-45 (A) 41-65 70(A) -92(A) 90 (B)- 100 0 0-7 0-12 5 (A) -40 30 (A) -70 66-85 80(A) -95 90 (B)- 100 (A) Em cada uma das zonas pode haver uma tolerância de até no máximo de 5 unidades (%) em um só dos limites marcados com a letra A ou distribuídos em vários deles. (B) Para o agregado miúdo resultante de britamento, este limite poderá ser 80. Obs: A amostra do ensaio deve seguir a NBR 7216. Considerações: 1º) Podem ser utilizadas areias cuja granulometria não se enquadre em qualquer uma das zonas indicadas na Tabela 2, desde que realize-se estudos prévios de dosagem ou que a faixa granulométrica seja de uso consagrado em determinada região.