AGREGADOS 1. Definição Agregados para construção civil são materiais minerais, sólidos inertes que, de acordo com granulometrias adequadas, são utilizados para fabricação de produtos artificiais resistentes mediante a mistura com materiais aglomerantes de ativação hidráulica ou com ligantes betuminosos. Figura 1 Agregados de várias granulometrias. É geralmente, granular, sem forma e volume definidos, com dimensões características e propriedades adequadas para a preparação de argamassas e concretos (NBR 9935/05). Uma vez que cerca de ¾ do volume do concreto são ocupados pelos agregados, não é de se surpreender que a qualidade destes seja de importância básica na obtenção de um bom concreto, exercendo nítida influência não apenas na resistência mecânica do produto acabado como, também, em sua durabilidade e no desempenho estrutural. 2. Classificação dos agregados Os agregados podem ser classificados quanto: À origem; Às dimensões das partículas À massa unitária Composição mineralógica 2.1 Quanto à origem: Naturais já são encontrados na natureza sob a forma definitiva de utilização: areia de rios, seixos rolados, cascalhos, pedregulhos,... Figura 2 Agregados miúdos.
Artificiais são obtidos pelo britamento de rochas: pedrisco, pedra britada,... Figura 3 Agregados graúdos. Industrializados aqueles que são obtidos por processos industriais. Ex.: argila expandida, escória britada,... Deve-se observar aqui que o termo artificial indica o modo de obtenção e não se relaciona com o material em si. Figura 4 Agregados industrializados. 2.2 Quanto à dimensão de suas partículas, a Norma Brasileira (NBR 7211) define agregado da seguinte forma: Agregado miúdo Areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT de 4,8 mm (peneira de malha quadrada com abertura nominal de x mm, neste caso 4,8 mm) e ficam retidos na peneira ABNT 0,150 mm. Figura 5 Areia. Agregado graúdo o agregado graúdo é o pedregulho natural, ou a pedra britada proveniente do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambos, cujos grãos passam pela peneira ABNT 152 mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8 mm.
Figura 6 Brita. Figura 7 Classificação Granulométrica. Figura 8 Classificação Granulométrica. 2.3 Quanto à massa específica pode-se classificar os agregados em leves, médios e pesados. Tabela 1 - Massa específica.
Figura 9 Massa específica de agregados. 2.4 Quanto à composição mineralógica Figura 10 Composição mineralógica.
3. Tipos 3.1 Agregados Naturais: Areia natural: considerada como material de construção, areia é o agregado miúdo. A areia pode originar-se de rios, de cavas ou de praias e dunas. As areias das praias e dunas não são usadas, em geral, para o preparo de concreto por causa de sua grande finura e teor de cloreto de sódio. Figura 11 Processor de obtenção da areia. Granulometricamente areia fina (entre 0,06 mm e 0,2 mm), segundo a NBR 7211/83; Granulometricamente areia media (entre 0,2 mm e 0,6 mm), segundo a NBR 7211/83; Granulometricamente areia grossa (entre 0,6 mm e 2,0 mm), segundo a NBR 7211/83. Cascalho: também denominado pedregulho, é um sedimento fluvial de rocha ígnea, formado de grãos de diâmetro em geral superior a 5 mm, podendo os grãos maiores alcançar diâmetros até superiores a cerca de 100 mm.
O cascalho também pode ser de origem litorânea marítima. O concreto executado com pedregulho é menos resistente ao desgaste e à tração do que aquele fabricado com brita. O pedregulho deve ser limpo, quer dizer, lavado antes de ser fornecido. Deve ser de granulação diversa, já que o ideal é que os miúdos ocupem os vãos entre os graúdos. 3.2 Agregados Artificiais: Pedra britada: agregado obtido a partir de rochas compactas que ocorrem em jazidas, pelo processo industrial da cominuição (fragmentação) controlada da rocha maciça. Os produtos finais enquadram-se em diversas categorias. Figura 12 Pedra britada. Figura 13 Processor de obtenção da brita. Brita 0 - produto de dimensões reduzidas em relação a brita 1 Brita aplicada em lajes pré-moldadas, blocos, usinas de asfalto e de concreto.
Brita 1- produto mais utilizado pela construção civil, muito apropriado para lajes, pisos, tubulões, vigas, pilar entre outros. Brita 2- utilizado em estacionamentos, concretos mais grossos e drenos. Brita 3- conhecida como pedra de lastro, pois são constantemente utilizadas em aterramentos e nivelamentos de áreas ferroviárias, drenos e reforço de pistas. Figura 14 Tamanho das britas. Areia de brita ou areia artificial: agregado obtido dos finos resultantes da produção da brita, dos quais se retira a fração inferior a 0,15 mm. Sua graduação é 0,15 /4,8mm. retida/passante Fíler: agregado de graduação 0,005/0,075mm. Seus grãos são da mesma ordem de grandeza dos grãos de cimento e passam na peneira 200 (0,075 mm). É chamado de pó de pedra. O fíler é utilizado nos seguintes serviços: Preparação de concretos, para preencher vazios; Adição a cimentos; Preparação da argamassa betuminosa. Bica-corrida: material britado no estado em que se encontra à saída do britador. Pode ser classificada em primária ou secundária. Será primária quando deixar o britador primário, com graduação aproximada de 300 mm, dependendo da regulagem e tipo de britador. Será secundária quando deixar o britador secundário, com graduação aproximada de 76 mm. Rachão: agregado constituído do material que passa no britador primário e é retido na peneira de 76 mm. É a fração acima de 76 mm da bica corrida primária. A NBR 9935 define rachão como pedra de mão, de dimensões entre 76 e 250 mm.
Restolho: material granular, de grãos em geral friáveis (que se partem com facilidade). Pode conter uma parcela de solo. Blocos: fragmentos de rocha de dimensões acima do metro, que, depois de devidamente reduzidos em tamanho, vão abastecer o britador primário. 3.3 Agregados Industrializados: Agregados Leves: Argila expandida: a argila é um material muito fino, constituído de grãos lamelares de dimensões inferiores a 2 m, formada, em proporções muito variáveis, de silicato de alumínio e óxidos de silício, ferro, magnésio e outros elementos. O principal uso é como agregado leve para concreto, seja concreto de enchimento, seja concreto estrutural ou pré-moldados. O concreto de argila expandida, além da baixa densidade de 1,0 a 1,8, apresenta muito baixa condutividade térmica cerca de 15 x do concreto de britas de granito. Escória de alto-forno: é um resíduo resultante da produção de ferro gusa em altos-fornos, constituído basicamente de compostos oxigenados de ferro, silício e alumínio. A escória simplesmente resfriada ao ar, ao sair do alto forno (escória bruta), uma vez britada, pode produzir um agregado graúdo. A escória granulada é usada na fabricação do cimento Portland de alto-forno. Usa-se a escória expandida como agregado graúdo e miúdo no preparo de concreto leve em peças isolantes térmicas e acústicas, e também em concreto estrutural, com resistência a 28 dias da ordem de 8-20 MPa e densidade da ordem de 1,4. Vermiculita: é um dos muitos minérios da argila. A vermiculita expandida tem os mesmos empregos da argila expandida. Agregados Pesados: Hematita: a hematita britada constitui os agregados miúdo e graúdo que são usados no preparo do concreto de alta densidade (dito concreto pesado ) destinado à absorção de radiações em usinas nucleares (escudos biológicos ou blindagens). O grau de absorção cresce com o aumento da densidade do concreto Barita: pela sua alta densidade, a barita também é usada no preparo de concretos densos.
4. Finalidade dos agregados. Técnica: aumentar a resistência das argamassas e concreto diminuindo a retração (diminuição do volume). Econômica: reduzir o consumo de aglomerantes de custos mais elevados. 5. Exigências normativas da NBR 7211 a) Granulometria: É a ciência cujo objetivo é medir e determinar a forma do grão do agregado. Ela é feita numa série de peneiras normalizadas, com aberturas de malhas quadradas, conforme especificações da ABNT. O procedimento do ensaio consiste no peneiramento do agregado e determinação das porcentagens retidas em cada peneira. A granulometria dos agregados é característica essencial para estudo das dosagens do concreto. Para caracterizar um agregado é, então, necessário conhecer quais são as parcelas constituídas de grãos de cada diâmetro, expressas em função da massa total do agregado. Para conseguir isto, divide-se, por peneiramento, a massa total em faixas de tamanhos de grãos e exprime-se a massa retida de cada faixa em porcentagem da massa total. b) Quanto à continuidade da curva de distribuição granulométrica os agregados podem ser classificados: Contínua = S suave e alongado na horizontal Descontínua = Patamar horizontal Uniforme = S alongado na vertical A granulometria continua apresenta todas as frações em sua curva de distribuição granulométrica sem mudança de curvatura (ideal da norma). A granulometria descontinua apresenta ausência de uma ou mais frações em sua curva de distribuição granulométrica Figura 15 Granulometria.
Figura 16 Granulometria. c) Curva granulométrica: O conhecimento da curva granulométrica do agregado, tanto graúdo quanto miúdo, é de fundamental importância para o estabelecimento da dosagem dos concretos e argamassas, influindo na: Quantidade de água a ser adicionada ao concreto, que se relaciona com a resistência e; Trabalhabilidade do concreto, se constituindo em fator responsável pela obtenção de um concreto econômico. Figura 17 Curva Granulometria. Porcentagem retida: é a porcentagem de material retido em uma determinada peneira. Figura 18 Peneiras Granulometria.
Porcentagem acumulada: é a soma das porcentagens retidas em uma determinada peneira e nas outras que lhe ficam acima da numeração. d) Peneiras (Série Normal e Série Intermediária): conjunto de peneiras sucessivas, que atendem a NBR 5734, com as seguintes aberturas discriminadas: Tabela 2- Peneiras Série Normal e Série Intermediária. e) Limites granulométricos do agregado miúdo. Tabela 3- Limites granulométricos do agregado miúdo. f) Limites granulométricos do agregado graúdo A NBR 7211 classifica os agregados graúdos segundo a tabela abaixo:
Tabela 4 - Limites granulométricos do agregado graúdo. g) Módulo de finura (Mf): é a soma das porcentagens acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Tabela 5 Determinação do módulo de finura. quanto maior o módulo de finura, mais graúdo é o agregado. O módulo de finura é muito importante para saber das dimensões dos grãos (superfície especifica). Sua determinação serve para determinar a quantidade de: Cimento necessário para envolver os grãos e a; Necessidade de água de molhagem e esta relacionado com a área superficial alterando a água de amassamento para certa consistência.
Exemplo de cálculo: Figura 19 Preenchimento da tabela. Figura 20 Cálculo do Mf. Os módulos de finura para a areia variam entre os seguintes limites: Figura 21 Zona ótima do Mf.
h) Dimensão Máxima (Dm): grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura de malha quadrada, em mm, à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Figura 22 Dimensão Máxima da brita. Figura 23 Cálculo da Dimensão Máxima da brita. 6. Forma dos grãos: os grãos dos agregados não tem forma geometricamente definida. Quanto às dimensões: Com relação ao comprimento (l), largura (l) e espessura (e), os agregados classificam-se em alongados, cúbicos, lamelares e discóides, conforme sejam as relações entre as três dimensões, que definem sua forma. Calcários estratificados, arenitos tendem a produzir fragmentos alongados e achatados, especialmente quando são usados britadores de mandíbula no beneficiamento.
Figura 24 Dimensão dos agregados. Quanto à conformação da superfície: Partículas formadas por desgaste superficial contínuo tendem a ser arredondadas, pela perda de vértices e arestas, como é o caso das areias e seixos rolados formados nos leitos dos rios, e também nos depósitos eólicos em zonas marítimas, tendo geralmente uma forma bem arredondada. Agregados de rochas britadas possuem vértices e aresta bem definidos e são chamados angulosos. Angulosos: quando apresentam arestas vivas e pontas (britas); Arredondados: quando não apresentam arestas vivas (seixos). Quanto à forma das faces: Conchoidal: quando tem uma ou mais faces côncavas; Defeituoso: quando apresentam trechos convexos. A forma dos grãos tem efeito importante no que se refere à compacidade, à trabalhabilidade e ao ângulo de atrito interno. A influência da forma é mais acentuada nos agregados miúdos.
Agregados miúdos: Argamassas de revestimento, por exemplo, se preparadas com areia artificial, ficam tão rijas que não se podem espalhar com a colher, constituindo o que se chama de argamassas duras. Agregados graúdos: Concretos preparados com agregados de britagem exigem 20% mais água de amassamento do que os preparados com agregados naturais, sendo os grãos lamelares os mais prejudiciais. Apesar disso, concretos de agregados de britagem têm maiores resistências ao desgaste e à tração, devido a maior aderência dos grãos à argamassa. 7. Substâncias: Torrões de Argila: São denominadas todas as partículas de agregado desagregáveis sob pressão dos dedos (torrões friáveis). A presença de areias ou argila, sob a forma de torrões é bastante nociva, para a resistência de concreto e argamassas e o seu teor é limitado a 1,5 %. Material Pulverulento: as areias contém uma pequena percentagem de material fino, constituído de silte e argila, e portanto passando na peneira de 0,075 mm. Os finos, de um modo geral, quando presentes em grandes quantidades, aumentam a exigência de água para uma mesma consistência. Os finos de certas argilas, propiciam maiores alterações de volume nos concretos, intensificando sua retração e reduzindo sua resistência. A argila da areia pode ser eliminada por lavagem, porém poderá arrastar os grãos mais finos da areia, reduzindo a trabalhabilidade 3% para concreto submetido a desgaste superficial 5% outros concretos
Impurezas Orgânicas: a matéria orgânica é a impureza mais frequente nas areias. São detritos de origem vegetal na maior parte. São partículas minúsculas, mas em grande quantidade chegam a escurecer a argila. A cor escura da areia é indício de matéria orgânica (exceto para agregado resultante de rocha escura como o basalto). as impurezas orgânicas formadas por húmus exercem uma ação prejudicial sobre a pega e o endurecimento das argamassas e concretos. Ensaio colorimétrico indica a existência ou não de impurezas orgânicas. Materiais carbonosos: partículas de carvão, linhito, madeira. São considerados prejudiciais pois são materiais de baixa resistência, diminuindo a resistência do concreto. Máximo de 0,5 % para concretos onde a aparência é importante e 1% para os demais concretos. Diminuem também a resistência à abrasão Cloretos: em presença excessiva podem causar certos problemas. Nas argamassas geram o aparecimento de eflorescências e manchas de umidade. No concreto aceleram o processo de corrosão do aço. Cuidado com alguns aditivos aceleradores de pega que contém cloretos (não usar em concreto protendido). Sulfatos: podem acelerar e em certos casos retardar a pega do cimento. Dão origem e expansão no concreto pela formação de etringita (formação mineral, que por sua constituição e forma podem ser prejudicial ao concreto)
BIBLIOGRAFIA. BAUER, L. ª F. Materias de Construção volumes 1 e 2, 2000 Editora LivrosTécnicos e Ciêntíficos, São Paulo SP. PETRUCCI, E. G. R. Materiais de Construção, 1998, Editora globo, Rio de Janeiro RJ.PETRUCCI, E. G. R. Concreto de Cimento Portland 1998, Editora Globo, Rio dejaneiro RJ. RIBEIRO, C.C,PINTO, J.D, MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO, ED CENGAGE LEARNING, SÃO PAULO, 2009. EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1. O Módulo de finura (Mf): é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. O módulo de finura é muito importante para saber das dimensões dos grãos (superfície especifica). Sua determinação serve para determinar a quantidade de cimento necessária para envolver os grãos e a necessidade de água de molhagem e esta relacionado com a área superficial alterando a agua de amassamento para certa consistência. Determine as porcentagens retidas e acumuladas em massa de um agregado, como mostra a Tabela abaixo: Dados: Mf = m(g) x 100 1000 (g) Resolução: com os valores dos pesos retidos em cada peneira, determinou-se a %retida e a % acumulada na tabela abaixo, na qual deve ser efetuado o calculo do modulo de finura. Mf = 0+4+36+58+76+89+96+100 = 4,59 100 Resposta = 4,59 Acima da zona utilizável 2. Agregados para Construção Civil são materiais granulares, sem forma e volume definidos, de dimensões e propriedades estabelecidas para uso em obras de engenharia civil, tais como, a pedra britada, o cascalho e as areias naturais ou obtidas por moagem
de rocha, além das argilas e dos substitutivos como resíduos inertes reciclados, escórias de aciaria, produtos industriais, entre outros. Os agregados são abundantes no Brasil e no mundo. Os agregados podem ser naturais ou artificiais. Como podem ser classificados os agregados quanto à origem, dimensões, massa e composição: Resposta: À origem; Naturais. Artificiais. Industrializados. Às dimensões das partículas; Miúdo passa na peneira 48 mm. Graúdo fica retido na peneira 48 mm. À massa unitária; Leves. Médios. Pesados. À composição mineralógica; Sedimentar. Metamórfica. 3. De acordo com a definição de granulometria, da NBR 7217, pode-se afirmar que: a) A composição granulométrica de um agregado é a proporção relativa (em %) dos diferentes tamanhos dos grãos; b) A composição granulométrica de um agregado é uniforme e constante; c) A composição granulométrica de um agregado depende de sua massa unitária; d) A composição granulométrica de um agregado é a relação entre sua massa e seu volume; e) A composição granulométrica de um agregado varia de acordo com seu teor de umidade. Resposta: A