CAPÍTULO 4 - AGREGADOS

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AGREGADOS
CAPiTULO 4
Eng? ALEXANDRE SERPA ALBUQUERQUE
EPUSP
CONSUL TOR DE ENGENHARIA
4.1. DEFINiÇÃO
Agregado é o material particulado. incoesivo. de atividade química praticamente nula,
constituído de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos. O termo
"agregado" é de uso generalizado na tecnologia do concreto; nos outros ramos da construção
é conhecido, conforme cada caso. pelo nome específico: fíler, pedra britada, bica-corrida,
rachão etc.
4.2. CLASSIFICAÇÃO
Os agregados classificam-se segundo a origem. as dimensões das partículas e o peso
específico aparente.
4.2.1. Segundo a Origem
Naturai~·. Os que já se encontram em forma particulada na natureza: areia e cascalho.
Industrializados. Os que têm sua composição particulada obtida por processos
industriais. Nestes casos, a matéria-prima pode ser: rocha, escória de alto-fomo e
argila.
4.2.2. Segundo as Dimensões das Partículas. O agregado usado na tecnologia do con-
creto é dividido em:
Miúdo. As areias.
GraÚdo. Os cascalhos e as britas.
4.2.3. Segundo o Peso Específico Aparente. Conforme a densidade do material que
constitui as partículas, os agregados são classificados em leves, médios e pesados.
A Tab. 4.1 relaciona alguns deles e os valores aproximados das médias das densidades
aparentes.
64/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Tabela 4.1 Densidades Aparentes Médias
Leves
vermiculita 0.3
argila expandida 0,8
escória granulada 1,0
Médios
calcário 1,4
arenito 1,45
cascalho 1,6
granito 1,5
areia 1,5*
basalto 1,5
escória 1.7
Pesados
barita 2,9
hematita 3,2
magnetita 3,3
:k Esta é a densidade aparente média da areia ~seca ao ar". Ver4.3.2.I.a.
4.3. PRODUTOS
4.3.1. Industrializados
4.3.1.1. Definições
a. Brita. Agregado obtido a partir de rochas compactas que ocorrem em depósitos
geológicos - jazidas, pelo processo industrial da cominuição, ou fragmentação controlada
da rocha maciça. Os produtos finais enquadram-se em diversas calegorias.
b. Pedra britada. Brita produzida em cinco graduações, denominadas, em ordem
crescente de diâmetros médios: pedrisco, pedra I, pedra 2, pedra 3 e pedra 4, designadas
a seguir por: pd, pl, p2, p3 e p4.
c. PÓ de pedra. Material mais fino que o pedrisco. Sua graduação genérica, mas não
rigorosa, é 0/4,8.
d. Areia de brita. Agregado obtido dos finos resultantes da produção da brita, dos
quais se retira a fração inferior a O, 15mm. Sua graduação é 0,15/4,8.
e. Fíler. Agregado de graduação 0,005/0,075. Seus grãos são da mesma ordem de
grandeza dos grãos de cimento.
I Bica-corrida. Material britado no estado em que se encontra à saída do britador:
primária quando deixa o britador primário, com graduação aproximada de 0/300, depen-
dendo da regulagem e tipo do britador; secundária, quando deixa o britador secundário, com
graduação aproximada de 0/76.
g. Rachão. Agregado constituído do material que passa no britador primário e é
retido na peneira de 76mm. É a fração acima de 76mm da bica-corrida primária. A NBR -
9935 define rachão como "pedra de mão", de dimensões entre 76 e 250mm.
h. Restolho. Material granular, de grãos em geral friáveis. Pode conter uma parcela
de solo.
i. Blocos. Fragmentos de rocha de dimensões acima do metro, resultantes dos fogos de
bancada, que, depois de devidamente reduzidos em tamanho, vão abastecer o britador primário.
AGREGADOS / 65
4.3.1.2. Matéria-prima
Várias são as rochas aptas a serem exploradas para a produção de agregados "industria-
lizados. Em cada região heverá rocha de natureza tal que mais vantajosa se mostre para o
tipo de agregado que se queira produzir.
Dentre as rochas mais comumente exploradas estão:
a. Granito. Rocha plutônica ácida (-75% de sílica), granular macroscópica; cristais
de 1 a 50101, ou maiores, de cor cinza. Ordens de grandeza das constantes físicas:
densidade
taxa de ruptura sob compressão
idem sob tlexão
idem sob tração (compressão diametral)
módulo de elasticidade
coeficiente de Poisson
2,7
90 MPa'
30 MPa
10 MPa
34000 MPa'
0,28
b. Rasa/to. Rocha vulcânica básica (-50% de sílica) de cor cinza escura. Ordens de
grandeza das constantes físicas:
densidade
taxa de ruptura sob compressão
idem sob tlexão
idem sob tração (compressão diametral)
módulo de elasticidade
coeficiente de Poisson
2,91
140-180 MPal
33-80 MPal
15 MPa
34000-80000 MPal
0,28
c. Gnaisse. Rocha metamórfica, granular macroscópica. Ordem de grandeza das
constantes físicas:
densidade
módu]os de elasticidade
taxa de ruptura sob compressão
coeficiente de Poisson
2,8
46000-66000 MPa I
90-IIOMPa1
0,23
d. Ca/cário. Rocha sedimentar constituída de mais de 50% de carbonato de sódio.
Quando contém carbonato de sódio e magnésio, são os d%mitas. Suas características físicas
giram em tomo de:
densidade
taxa de ruptura sob compressão
idem sob tlexão
idem sob tração (compressão diametral)
módulo de elasticidade
coeficiente de Poisson
2,8
160 MPa
20 MPa
8 MPa
74000 MPa
0,23
e. Arenito. Rocha sedimentar proveniente da consolidação de sedimentos arenosos:
partículas de diâmetro 0,06/20101 (ABGE*), os arenitos têm características físicas muito
I Concreto e Seus Materiais - Scandizzi. L. e Andriollo. F. R.
• Associação Brasileira de Geologia da Engenharia.
66/ MATERIAIS DE CONSTRUçAo
dispersas. Só os muito consistentes prestam-se ao preparo de agregados, quando então suas
características físicas giram em torno de:
densidade
taxa de ruptura sob compressão
idem sob flexão
módulo de elasticidade
coeficiente de Poisson
2,3 - 2,7
50-180 MPa
19 MPa
20000 MPa
0,1
f Escória de alto-forno. Resíduo da produção de ferro gusa em altos-fornos, com-
posto de aglomeração de vários óxidos, principalmente de cálcio e silício (ver 4.3.1.4.b.).
Suas características são da seguinte ordem de grandeza:
peso específico absoluto
peso específico unitário
absorção de água
inchamento crítico
24.000 N/m3
11.000 N/m3
2,5%
5%
g. Hematita. É o óxido férrico, Fe203, que se constitui no mais abundante minério
de ferro. Dureza Moh 5 a 6; densidade 4,5 a 5,3. Usada em concretos pesados (ver 4.3.1.5.).
h. Outras. 1) Barita, sulfato de bário S04Ba. Minério de alta densidade: 4,3 a 4,6,
mas de dureza moderada, da ordem de 3 Moh, usada como agregado de concreto pesado. 2)
Laterita, ou solo laterítico, muito friável (Los Angeles 57%), tem sido experimentada como
agregado graúdo 9,5/38, mas contendo muitos finos (cerca de 15%), para o preparo do
concreto de pequena responsabilidade fck-20 MPa em locais onde escasseiam as rochas.
4.3.1.3. Brita
a. Pedra britada
1) Caracterização. A pedra britada é o produto de cominuição de rocha que se
caracteriza por tamanhos nominais de grãos enquadrados entre 2,4 e 64mm, segundo as
divisões padronizadas da ABNT constantes nas NBR 5.564, 7.174 e 7.211.
Conforme o emprego a que se destinam, a brita é subdividida em diferentes faixas
granulométricas. Na Fig. 4.1 estão mostradas, em traço interrompido, as curvas
granulométricas das graduações Oa 4 da Norma NBR 7.211: curvas indicadas com GO a G4.
Comercialmente, a pedra britada é também produzida em cinco categorias,
denominadas pedrisco e pedras de I a 4. A figura mostra, em traço cheio, as curvas
granulométricas das pedras produzidas em seis pedreiras da região da Grande São Paulo,
incluída aí a curva do pó de pedra, resultado imprescindível da cominuição, mas que está
fora das graduações da NBR 7211. Essas curvas são as curvas medianas dos fusos
granulométricos médios das análises dos produtos de cada pedreira. A rocha mater é o
granito; duas são granodioritos, duas são granoporfiróides, uma é granobiotítico e uma
granodiorítico gnáissico.
2) Processamento. Para produzir agregado satisfazendo as granulometrias de zero a
4 da NBR 7211, seria necessária a seguinte série de peneiras, em mm: 64-38-25-19-9,5-2,4.
- --- --
Na prática, no entanto, para se conformar com a natureza da rocha e com a demanda, a série
pode ser um pouco diferente dessa.
Uma das comumente usadas é 76-45-27 -16-9-2-2,4. da qual resultam as diversas britas
comerciais: pedrisco a pedra 4, cujas distribuiçõesgranulométricas são as indicadas na Fig.
4.1. Entretanto, a NBR 7225 dá para as "pedrasbritadas numeradas" os seguintes valores,
que diferem dos da prática indicados na Fig. 4.1:
Se de D são os limites inferior e superior de uma graduação d/O, (por exemplo: P4 =
38/76) e sempre considerando as curvas medianas dos fusos médios, há na pedra 4 apenas
6,2% do peso do material que excede os limites D e d, contra 25% no caso do pedrisco, isto
é: o rendimento de peneiramento da pedra 4 é de 93.8% e o do pedrisco de 75%. A Tab. 4.2
resume o que fica dito.
Acontece, porém, que, à medida que o material se torna mais fino. o diâmetro mínimo
passa a ser uma fração cada vez menor do difunetro mediano. Por exemplo: na pedra 4 o
diâmetro mediano é de 57mm e o diâmetro mínino de ]8mm, ou 67% do mediano; no
pedrisco são, respectivamente, 4,5mm e 0,075mm, valor este inferior a 1,6% do mediano.
As curvas granulométricas têm, assim, caudas cada vez mais extensas à medida que o
material fino adere às superfícies dos grãos maiores e é por eles arrastado, sem atravessar a
152
..,
7638
AGREGADOS I 67
P1
P2P3P4
itm I
i"
..../
tBiv>
c:J I c:J c:J
Pd
f,tL
I
1
{
~
2,4 4,8 9,5 19
mm
600 1,2+
Yf
-l--
1,8/12,5
12.5/25,0
25/50
50/76
76/100
Fig. 4.1. Brita induslrial- granito.
150 300
~m
Pó a P4 - média de 6 pedreiras
Go a G4 - agregadograúdo - NBR7211
1/_//
75
f..
100
o
(I)
CIlc
lJl 50
(I).,
a..
~o
pedra 1
pedra 2
pedra 3
pedra 4
pedra 5
681 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Tabela 4.2
Pedra 4
Pedrisco
d(mm)
382.4
D(mm)
769
d (%)
I.I20
D(%)
5.15
excesso (%)
6.225
rendimento (%)
93.875
malha da peneira, como deveria ocorrer. Assim. pedrisco. por exemplo. só deveria conter.
pela tabela da NBR 7211, até 5% abaixo de 2,4 mm; na prática, porém. contém de 8.5% a
30% do material abaixo de 2,4 mm. Este pó fino que fica aderente aos grãos maiores só será
identificado em ensaios de laboratório. A quantidade de pó aderente depende do teor d~
umidade do material, assim como de seu tempo de permanência sobre a tela da peneira. A
medida que o diâmetro aumenta, diminui.li porcentagem de finos aderentes aos grãos. Para
reduzir o arraste de material fino há dois recursos:
usar peneiras mais compridas para dar mais tempo ao material fino de se desagregar
dos grãos;
injetar água sobre as telas, para que ela leve consigo o material fino.
3) Propriedadesfisicas. As propriedades físicas das rochas das pedreiras citadas no
item 1) pouco diferem de uma pedreira para outra, com três exceções na rocha gnáissica. Os
valores médios e seus desvios padrões (expressos em porcentagem do valor médio) são
dados na Tab. 4.3. Indicam-se. também. os parágrafos em que adiante cada uma das
propriedades é descrita.
Tabela 4.3
Ver §
MédiaDesvio (%)
Resistência à compressão. MPa
4.4.1120 (*)47
Resistência à abrasão.%
4.4.326.3 (*)16
Massa específica absoluta.kg/m3
4.5.12698 2
Resistência ao choque, %
4.4.516.724
Porosidade,%
4.5.30.6 (*)15
Absorção de âgua.%
4.5.120.2630
Grãos cub6ides.%
4.4.679 6
Material pulverulento.%
4.4.70.28 38
Argila em torrões. %
4.4.7O
Partículas macias e friáveis. %
4.4.81.36118
Resistência aos sulfatos.%
4.4.100.3369
AGREGADOS I 69
o granodiorito gnáissico apresenta desvios em relação às demais pedreiras nas
seguintes características:
resistência à compressão
resistência à abrasão
poros idade
81 MPa;
41.3%;
1,0%.
Estes valores não foram, naturalmente, considerados para o cálculo das médias citadas
na Tab. 4.3 e marcadas com um asterisco.
A compacidade de um agregado (ver Seç. 4.5.4) depende, prim'eiramente, de sua
distribuição granulométrica e, em seguida, da forma dos grãos, que, por sua vez, é função
da natureza da rocha e, no caso dos agregados industrializados, do tipo dos britadores. Na
pedra britada, verifica-se que todas as graduações provenientes de uma mesma rocha têm
praticamente a mesma compacidade. Há ligeiras diferenças entre diferentes rochas, como
mostra a Tab. 4.4.
Tabela 4.4
Rocha densoDENSIDADE APARENTEDESVIO PADRÃO %COMPACIDADE
absol.
Pl
P2P3P4MédiaPIP2P3P4Média
granito
2,6601.371,381,371,381.3570.70,60,90,40,4 0,517
granito
2.7681,451,481,441,451,455-
--- -
I
0,526
gnáis- sico I
basalto
2,7421,411,411,41-1,412,73,84.4-3.4 I 0,514
4) Usos. A NBR 7211, que padroniza a pedra britada nas dimensões hoje con-
sagradas pelo uso, trata de agregado para concreto. Não obstante isso, e apesar de as curvas
granulométricas médias dos agregados comerciais não coincidirem totalmente com as
curvas médias das faixas da Norma, emprega-se o agregado em extensa gama de situações:
Concreto de cimento. O preparo do concreto é o principal campo de consumo de
pedra britada. São empregados, principalmente o pedrisco, a pedra 1 e a pedra 2. Ver
adiante a Seç. 4.6. É também usado o pó de pedra, apesar de ter ele distribuição
granulométrica não coincidente com a do agregado miúdo padronizado para concreto
(areia). A tecnologia do concreto evoluiu, de modo que o pó de pedra é usado em
grande escala. Nos concretos massa e ciclópico usam-se como agregado graúdo a
pedra 4 e o rachão.
Concreto asfáltico. O agregado para concreto asfáltico é necessariamente pré-
dosado, misturando-se diversos agregados comerciais. Isto se deve ao ter ele de
satisfazer peculiar fonna de distribuição granulométrica. São usados: fíler, areias,
pedra I, pedra 2 e pedra 3. Ver a Seç. 4.7, ad iante.
70 I MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Argamassas. Em certas argamassas de enchimento, de traço mais apurado, podem
ser usados a areia de brita e o pó de pedra.
Pavimentos rodoviários. Para este emprego, a NBR 7174 fixa três graduações para
o esqueleto e uma para o material de enchimento das bases de macadame hidráulico,
graduações estas que diferem das pedras britadas. Ver a Seç. 7, adiante. Nos grandes
canteiros de construção rodoviária, é usual a instalação de pedreiras para o for-
necimento dos diversos agregados empregados nas diversas partes do pavimento;
em pequenas obras de pavimentação, o agregado é adquirido de pedreiras existentes.
No primeiro caso, é possível obter as granulometrias normalizadas; no segundo,
empregam-se no esqueleto a pedra 4, mais pedra Ie pedrisco no enchimento, embora
estes materiais não satisfaçam inteiramente os requisitos da NBR 7174.
Lastro de estradas de ferro. Este lastro está padronizado pela NBR 5564, e consta
praticamente de pedra 3. Ver a Seç. 8, adiante.
Enrocamentos. São feitos, confonne sua natureza, com restolho ou bica corrida.
Quando se trata de molhes marítimos, emprega-se agregado 5/300(bica corrida sem
finos) e, quando se trata de carapa~·a. usam-se os blocos. Ver a Seç. 9.
Aterros. Podem ser feitos com restl)lho. obtendo-se mais facilmente alto índice de
suporte do que quando se usam solos argilosos.
Correção de solos. Usa:se o pó de pedra para a corre~'Üo de solos de plasticidade alta.
b. PÓ de pedra. Por razões decorrentes da natureza do próprio processo industrial,
as pedreiras produzem sistematicamente, além de pedra britada, o pó de pedra, agregado de
graduação 0/4,8. Sua curva granulométrica pode diferir algum tanto de pedreira para
pedreira, pois ele é formado de todo material que passa na peneira industrial de 2,4mm. Sua
distribuição granulométrica média, que consta da Fig. 4.1, é o result~ldo de análises do pó
das seis pedreiras citadas no item I) desta Se~·ão. Tem maior porcentagem de finos do que
as areias padronizadas, chegando a 28c/c do material abaixo de O.075mm, contra os 15% da
areia para concreto.
c. Areia de brira. É produzida nas pedreiras que dispõem de instalação de lavagem
de brita, A água de lavagem é levada para o separador, onde a areia é retirada. Esta areia
tem graduação média (em granito) de 0,15/4,8.
d. Fíler. O material fino, que decanta nos tanques das instala<;ões de lavagem de brita
nas pedreiras, contém uma mistura de fíler e areia. O material é retirado operando-se em
tanques alternados: um em processo de decanta(;ão, outro em processo de extração. O fíler,
uma vez separadoda areia pela peneira 0,075, tem superfície específica (Sel,'. 4.5.9) da ordem
de 10 a 28 m2/N (1000 a 2800m2/kg) e é empregado em:
mastiques betllminosos,
concretos asfálticos,
espessamento de betumes fluidos.
vulcanização de borracha.
e. Bica-corrida. Trata-se, em geral, da bica-corrida secundána. de graduação 0/76.
Não é produzida COITentemente, mas apenas sob pedido.
AGREGADOS I 71
f Rachão. É a fração acima de 760101 da bica-corrida secundária ou, eventualmente,
da bica-corrida primária. Sua graduação vai de 76/200 a 76/300, aproximadamente, depen-
dendo das regulagens e dos tipos dos britadores. Como a bica-corrida, é de produção
eventual.
g. Restolho. É subproduto em algumas pedreiras de rocha menos sã, sendo retirado
do fluxo à saída do britador primário.
h. Blocos. São o resultado dos fogos de bancada (ver 4.3.1.6.b adiante). Suas
dimensões dependem da morfologia da rocha a explorar e do tamanho do britador primário;
variam, em geral, de um a três metros de dimensões extremas. Os blocos, como tais, são de
uso esporádico (quebra-mares). Neste caso, tem muita intluência a ocorrência ou não de
diáclases (ou veios), que podem fazer com que os blocos se partam muito facilmente,
inviabilizando seu uso.
4.3.1.4. Leves
a. Argila expandida. A argila é um material muito fino, constituído de grãos
lamelares de dimensões inferiores a dois micrometros, formada, em proporções muito
variáveis, de silicato de alumínio e óxidos de silício, ferro, magnésio e outros elementos.
Para se prestar para a produção de argila expandida, precisa ser dotada da propriedade de
piroexpansão, isto é: de apresentar formação de gases quando aquecida a altas temperaturas
(acima de I 000°). Nem todas as argilas possuem essa propriedade.
Faz-se o tratamento ténnico em fornos rotativos que são alimentados por pelotas de
argila previamente formadas. Os gases, ao se expandirem, dão origem a grãos porosos de
variados diâmetros, que vêm a constituir a argila expandida.
O agregado assim produzido tem grânulos de fonna esferoidal, recobertos por uma
camada vítrea que reduz a absorção de água. A graduação é da ordem de 4,8/25, com
praticamente 80% de material 19/25. O peso específico unitário é da ordem de 4000 N/m3
e a absorção da água, da ordem de 19%. O peso específico absoluto (do material do grão)
está entre 10 a 14 kN/m3.
O principal uso que se faz da argila expandida é como agregado leve para concreto,
seja concreto de enchimento, seja concreto estrutural ou de pré-moldados - com resistência
de até fck-30 MPa. O concreto de argila expandida, além da baixa densidade de 1,0 a 1,8,
apresenta muito baixa condutividade térmica - cerca de 1/15 da do concreto de britas de
granito ou de diábase: 0,15 contra 2,OW/mK (0,2 a 1,8 kcal. m/m2hOC).
Blocos e painéis pré-moldados usando argila expandida prestam-se bem a ser usados
como isolantes térmicos ou acústicos, no que são auxiliados pela baixa densidade do
material, que pode variar de 6 a 15 kN/m3, contra 26 do concreto de brita de granito ou
de basalto.
b. Escória de alto-Jorno. É um resíduo resultante da prodll(;ão de ferro gusa em
altos-fornos, constituído basicamente de compostos oxigenados de ferro, silício e alumínio.
Para o minério brasileiro (itabirito), apresenta a composição média indicada em 4.3.2.I.b.4,
acrescida de óxidos de ferro, titànio e manganês. Apresenta, ainda, pequena porcentagem
(cerca de 1%) de enxofre livre.
72/ MATERIAIS DE CONSTRUÇAO
A escória simplesmente resfriada ao ar, ao sair do alto-fomo (dita escória bruta), uma
vez britada, pode produzir um agregado graúdo, de granulação 12,5/150, aprox imadamente.
Normalmente, após receber um jato de vapor, a escória é resfriada com jatos de água fria,
produzindo-se, então, a escória expandida, de que resulta um agregado de graduação da
ordem de 12,5/32. Quando é imediatamente resfriada em água fria, resulta a escória
granulada, que permite obter um agregado miúdo de graduação 0/4,8, aproximadamente.
A escória granulada tem distribuição granulométrica próxima da areia média, zona 3 da NBR
7211, com módulo de finura de 2,90 (contra os 2,75 da zona 3). O diâmetro médio desta
escória granulada é de 1,0mm, constituindo-se, portanto, em material um pouco mais fino
do que o da areia média (1,3 mm) (item 4.3.1.2.g).
A escória granulada é usada na fabricação de 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. Se usada apenas como agregado miúdo
e graúdo da brita de granito, a resistência e a densidade do concreto são equiparáveis às do
concreto preparado com areia de rio e brita.
c. Vermiculita. É um dos muitos minérios de argila. Tais minérios que compõem as
argilas são grupos cristalinos, quimicamente inertes, de baixa densidade, constituídos de
óxidos de alumínio, silício, ferro e magnésio. Apresentam uma granulação Iamelar porosa
e se expandem cerca de vinte vezes quando aquecidos até por volta de SOOO C, fomlando,
assim, a vermiculira expandida, um agregado leve, de granul<ll\:ão 0/4,8, peso específico
aparente, de acordo com a distribuição granulométrica, de 800 a 1600 N/nr1 e de con-
dutibilidade térmica média de 0,22 W/mK (0,2 kcal.mh112 h? C) - NBR 9.230.
A vermiculita expandida tem os mesmos empregos da argila expandida.
4.3.1.5. Pesados
a. Hematita, A hematiia britada constitui os agregados miÚdo e graÚdo que são
usados no preparo de concreto de alta densidade (dito "concreto pesado") destinado à
absorção de radiações em usinas nucleares: os escudos biológicos ou blindagens. O grau de
absorção cresce com o aumento da densidade do concreto. Com a hematita, é possível obter
concretos com pesos específicos próximos de 40 kN/m1 e resistências à compressão aos 28
dias superiores a 40 MPa.
O agregado miúdo 0/4,8 de hematita tem distribuiçào granulométrica, para uso em
concretos densos, próxima da zona 3 da NBR 7211. O agregado graúdo de especificação
estrangeira é 4,8/50, contendo, portanto, porcentagem de finos, ao contrário da brasileira
para concretos comuns, que é 32164, conforme a graduação 4 da NBR 7211.
b. Barita. Pela sua alta densidade, a barita também é usada no preparo de concretos
densos.
4.3.1.6. Pedreiras
a. Fluxograma. A brita é procluzida em estabelecimentos industriais denominados
pedreiras. Em resumo, trata-se de submeter a rocha de uma jazida a sucessivos processos
de cominuição, reduzindo-a a fragmentos de tamanhos adequados. A Fig. 4.2 mostra um
AGREGADOS I 73
E
PRODUÇÃO
L-lavra
81 - britador primário
G -grelha
BC1 - bica-corrida primária
BC2 - bica-corrida secundária
82 - britador secundário
83 - britador terciário
c - peneiras de classificação
S - separador de areia
E - estocagem
Fig. 4.2. Pedreiras: nuxograma lipi<:o.
Ar-areia
Pó - pó de pedra
Pd - pedrisco
P1 - pedra 1
P2 - pedra 2
P3 - pedra 3
P4 - pedra 4
Re - restolho
Ra - rachão
possível fluxograma de pedreira; o fluxograma real dependerá das condições particulares
de cada caso: natureza da rocha, produtos preferenciais, mercado etc. Além de em rochas
de jazidas, podem os mesmos processos de cominuição ser empregados em escória de
alto-fomo, produzindo o mesmo resultado final.
b. Lavra. Na jazida, a rocha é fragmentada por meio de explosivos carregados em
furos de brocas de cerca de 800101 de diâmetro. A detonação é afogo de bancada, que produz
blocos de dimensões que podem superar um metro. Segue-se nova fragmentação por
explosivos: o fogacho, cuja função é reduzir os blocos a dimensões não superiores à boca
do britador primário (x, Fig. 4.3).
74/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
c. Britagem. O britador de mandíbulas (Fig. 4.3 e BI- Fig. 4.2) é praticamente o
único tipo empregado como britador primário. A mandíbula móvel (8) é dotada de movimen-
to de vaivém, pelo excêntrico (e). O bloco de pedra é comprimido contra a mandíbula fixa
(9), fragmentando-se.O produto que deixa o britador primário - a bica-corrida - é
constituído de material desde o impalpável até uma dimensão que depende da abertura da
boca de saída, cuja largura pode ser alterada, elevando ou abaixando o bloco (5).
<D carcaça
(2) volantes
cr> queixo
@) abanadeira
G) bloco
® rabicho
tI) mola
Fig 4.3. l3ritador de mandíbulas.
® mandlbula móvel
® mandlbula fixa
ifJi cunhas
Os britadores normalmente fabricados têm boca de entrada X, desde cerca de 600 x
400mm (produzindo, em granito, até -40m3/h) a 1500 x 1200mm (produzindo, em granito,
até -5OOm3/h). Como britadores secundários (82 - Fig. 4.2), são fabricados com dimensões
de boca que variam de 600 x 130mm até 1 200 x 400mm (produzindo, em granito, de 10 a
130m3/h).
A distribuição granulométrica das bicas-corridas, tanto de britadoresde mandíbulas
como de cone, é pouco afetada pelo tamanho do britador ou pela abertura de saída. Nos de
mandíbulas, a dimensão máxima dos blocos de bica-corrida é da ordem de Dmax = 1,85 y,
Y sendo medido na posição fechada.
A Fig. 4.4 mostra as curvas de distribuição logarítmica do produto de britadores de
mandíbulas de bocas de 1 100 x 800mm, curva (1), e 1100 x 4000101, curva (2), britando
granito da SeITa da Cantareira em São Paulo, material muito abrasivo e tenaz.
AGREGADOS I 75
00
50
_o
20 30 40 50 60 80 1001052.5
o
1
100
.,
.g
os
"'5
E
::>o
os
~ 50
c:
os.,.,
osa.
<f1
granulometria do produ1o - % Dmax
Fig 4.4. Brilador d~ mandíblllas ..Granlllomclria da blca-colTlda.
boca (mm) y(mm) Dmax(mm)
Curva (I)
Curva (2)
1100 x 800
1100x400
220
115
400
200
A bica-corrida do britador primário pode sofrer uma ou duas separações em grelha
(O, Fig. 4.2) para permitir separar e retirar o rachão (ou o rachão e o restolho), de modo a
não sobrecarregar a linha a jusante. As grelhas operam sob o mesmo princípio das peneiras
vibratórias (Fig. 4.8), mas em lugar de terem telas de fios de aço em malha quadrada (4, Fig.
4.8) para a separação de frações, têm barras paralelas de aço manganês. deixando entre elas
abertura com a dimensão requerida para a graduação que se deseja dar ao rachão. Na posição
de entrada da bica-corrida, ou por debaixo das barras de aço. pode haver tela de malhas
quadradas para a separação do restolho.
d. Rebritagem. A bica-corrida do primano sofre uma segunda cominulçao em
britadores de mandíbulas ou de cone - comumente denominados rebritadores (B2. Fig.
4.2). À rebritagem secundária segue-se a terciária (B3. Fig. 4.2) na qual são empregados
britadores de cone (Fig. 4.5). Nestes, o cone ( I) gira louco em torno de um eixo dotado de
movimento cônico, o que faz variar as aberturas de entrada (x) e de saída (y). fragmentando
a pedra por compressão.
Algumas rochas - o basalto, por exemplo - produzem uma grande quantidade de
fragmentos em forma de lamela ou de bastonetes. Se isto ocorre. a pedreira poderá
eventualmente ter de usar um britador de martelos (Fig. 4.6).
Os martelos (3), montados na periferia do rotor (2). chocam-se contra a pedra.
partindo-a e arremessando os fragmentos contra as barras fixas (4). A granulometria do
76/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
<D cone
<2> manto
(3) eixo do cone
@) Polia de acionamento
<5l carcaça
$ caixa de engrenagem
e excêntrico
Fig. 4.5. 13rilador de cone.
(lJ molas
<Dl regulagem
X-V câmara
<D Moega de alimentação
<2> Rotor
Q) Martelos
@) Barras
<5l Boca de saída
Fig. 4.6. I3ritador de martelos.
AGREGADOS I 77
(j) Tanque
~ Entrada de material
cr> Corrente
@) Pás de arrasto
<ID Roda motriz
<ID Saida de areia
([J Saida de impalpáveis e água
Fil(. 4.7. S~parador d~ ar~ia.
produto pode ser alterada modificando-se a velocidade de rotaçào do rotor. A pedra é,
portanto, rompida por choque e não por cisalhamento de compressào, como ocorre nos
britadores de mandíbulas, resultando um produto sem grãos disformes.
e. Lavage/ll. A fra~'ão muito fina que se forma na rebritagem pode ser vantajosa-
mente retirada dos pl udutos mais finos (pó, pedrisco e pedra I) por via úmida, para produzir
areia de brita sem alto teor de material fino. Jatos d'água sobre as telas de peneira da
classificação (C, Fig. 4.2) arrastam tudo o material abaixo de 4,8mm. A água é levada para
o separador de areia (Fig. 4.7 e S. Fig. 4.2), onde o material 0.1/4,8 (aprox.) decanta
rapidamente e é arrastado pelas pás (4), saindo do separador em (6). A água, tendo agora
em suspensão o material 0/0.1 (aprox.) sai em (7) e é levada para tanques de decantação. A
água limpa é rebombeada para a peneira.
f Classificação e esrocagem. A bica-corrida que deixa os britadores terciários é
separada em frações granulométri"cas comerciais em peneiras vibrafórias (Fig. 4.8 e C, Fig.
4.2).
Uma caixa (I ), apoiada em molas (3). sofre um movimento circular produzido por
excêntrico; o material entra em (5) e é separado pelas diversas telas (4) de aberturas
quadradas de dimensões adequadas à produção da fra~'ão que se deseja. como detalhado em
4.3.1.1. Cada uma destas frações. ou categorias. é estocada em pilhas próprias. de onde sai
para o mercado.
As categorias normalmente produzidas são: pedrisco, pedra I, pedra 2, pedra 3 e pedra
4. O projeto da instalação de classificação dependerá de demanda que cada uma delas tiver
no mercado. Por exemplo: havendo necessidade de aumentar a porcentagem de material fino
(pedrisco e pedra 1), talvez seja preciso britador quaternário: parte da~ frações provenientes
da bica-corrida vai para as pilhas de estocage1l1 e parte para o quaternário, onde é rebritada
e reclassificada em uma segunda peneira.
781 MATERIAIS DE CÓNSTRUÇÃO
<D Caixa
(li Volante e exêntrico
O) Molas de suspensão
4.3.2. Naturais
4.3.2.1. Areia
@ Telas (malhas quadradas)
Gl Entrada de bica-corrida
® Sardas das frações
Fig. 4.8. Peneira vibralória.
a. Definições. Areia, geologicamente, é um sedimento clástico inconsolidado, de
grãos em geral quatzosos de diâmetros entre 0,06 e 2,0 mm.
Considerada como material de construção, areia é o agregado miúdo. Os diâmetros
limites adotados para classificar um agregado como areia variam conforme o ponto de vista
em que se encara a questão. Neste capítulo, a graduação da areia é O.15/4,S.
A areia, como material de construção, precisa ter grãos formados de material consis-
tente, não necessariamente quartzosos.
Um granulado de grãos friáveis, mesmo que satisfaça a graduação 0.15/4.S. não pode,
normalmente, substituir a areia; ele será apenas um material enquadrado na fração areia.
Um ensaio de esmagamento (ver 4.3.2.I.d.l) situa o material em função da
friabilidade do material dos grãos.
b. Origens. As areias, como material de construção, provêm:
1) De rio. São depósitos sedimentares que se formam nos leitos de alguns rios. A
extração se faz por dragas de sucção, que bombeiam a água, contendo cerca de 5 - 10% de
areia, para lagoas de decantação, de onde o material é retirado e, em alguns casos,
classificado, para retirar elementos de diâmetro superior a 4,S mm, que possam existir.
Estas instalações para extração de areia de rio são chamadas portos de areia.
2) De cava. São depósitos aluvionares em fundos de vales cobertos por capa de solo.
São, às vezes, muito profundos. A areia é extraída ou por escavação mecânica ou por
AGREGADOS I 79
desmonte hidráulico, que é caso mais comum. Segue-se o mesmo tratamento dado às areias
de rio.
3) De britagem. É a areia de brita, obtida no processo de classificação a seco nas
pedreiras. Este material contém certa porcentagem de material impalpável (abaixo de
O,075mm) que pode ser retirado pelo processo úmido (ver item 4.3.1.6e) nos separadores
de areia. Esta operação melhora a qualidade do produto; contudo, a técnica de preparo de
concreto - que é de longe a maior fonte consumidora de areia e brita - permite usar a areia
vindado processo seco, material mais barato que o do processo úmdo (este, dito areia "]avada").
4) De escória. A escória de alto-forno, granulada, é a que é resfriada bruscamente
por jato de água, fragmentando-se em grãosem geral inferiores a ]2,7mm. Após a clas-
sificação, obtém-se a areia de escória. A composição química da escória difere muito da
das rochas e varia ainda conforme a composição da carga do alto-forno. A escória produzida
pela Cosipa* tem os seguintes principais componentes e suas porcentagens médias:
anidrido silícico
óxido de alumínio
óxido de cálcio
óxido de magnésio
Si02
Al203
CaO
MgO
35.7%
12,3%
42,8%
6,3%
A densidade aparente da areia de escória oscila por volta de 0,7 a 1,1 situando-se,
portanto, entre os agregados leves.
5) De praias e dunas. As areias das praias brasileiras não se usam, em geral, para o
preparo de concreto por causa de sua grande finura e teor de cloreto de sódio. O mesmo
ocorre com as areias de dunas próximas do litoral.
c. Caracterização
]) Cranu/ometria
Sobre esta questão, ver também o item 4.5.6, adiante.
As areias apresentam as características curvas granulométricas em S. Podem ser
classificadas em faixas granu/omérricas, como as seguintes:
fina
média
grossa
O,I5/0,6mm
O,6/2,4mm
2,4/4,8mm
A NBR 7211, que trata de agregados para concreto, classifica as areias - graduação
O,15/4,8mm - em quatro faixas, denominadas muito fina, fina, média e grossa (Tab. 4.5).
Esta nomenclatura não deve ser confundida com a acima citada: na NBR 721], todas as
quatro faixas têm a mesma graduação 0,]5/4,8; mas se diversificam pelas diferentes
porcentagens de tamanhos de grãos, e não pelos limites inferior d e superior D dos diâmetros,
como é o caso das três faixas granulométricas acima citadas.
* Companhia SiderÚrgica Paulista - COSII'A.
80 I MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Para uso em concreto, a Norma estabelece que a curva granulométrica se desenvolva
entre os limites inferoior e superior da tabela, que definem osfusos granuloméfricos da Fig.
4.9, que mostra as faixas extremas: G-grossa e MF-muito fma. Permite, contudo, tolerâncias
em vários deles e, para a areia de brita, adota o limite inferior de 80% na peneira 0,15mm
nas quatro faixas.
Tabela 4.5
PORCENTAGENSRETIDAS
PENEIRAS(lllm)
FAIXA I (muito
FAIXA 2 (fm, I I FA/XA J (midw I I FAIXA 4( 'm~fina)6,3
Oa3
O a 7 ' O a 7 -I O a 7 !
4,8
Oa5O aiOO a 1I
I
O a 12
2,4
Oa5O a 15O a 255 a 40
1,2
O aIOO a 2510 a 45I
30 a 70
0,6
O a 2021 a 4041 a 6566 a 85
0,3
50 a 8560 a 8870 a 9280 a 95
0,15
85 a 10090 a 10090 a 10090 a 100
Os módulos definura (item 4.5.8) para areia bem graduada, enquadrando-se na NBR
7211, variam entre os seguintes limites:
Tabela 4.6
muito fina
fina
média
grossa
areia de praia +
* Amostra da praia de Bertioga. SP.
faixa 1
faixa 2
faixa 3
faixa 4
de 1.35 a 2.25
de 1.71 a 2.85
de 2. II a 3.38
de 2.71 a 4.02
1.39
2) Dosagem. Manuseando-a devidamente, pode-se por exemplo, aumentar a den-
sidade aparente (item 4.5.2) de uma areia pelo rearranjo da distribuição dos grãos, do que
decorre uma maior compacidade (item 4.5.4). Para isso, a areia começa por ser dividida, por
peneiramento, em três categorias de tamanhos de grãos nas faixas granulométricas, ditas
. fina, média e grossa, como acima definidas. Em seguida. porções medidas de cada categoria
AGREGADOS I 81
9,5
-j
4,82,4
mm
1,2600300
H:!!! +
faixas granulométricas zonas 1 e 4 - NBR 7211
cn
2
c:
'"
~ 50
'"
a..
<f.
100
Fig. 4.9. Agregado miÚdo. Fusos das faixas granulomélricas 1 e 4 (NBR 7211).
são tomadas e misturadas, determinando-se o peso específico aparente. Por exemplo: 40%
de finos, 10% de médios. 50% de grossos - peso específico 14.5 kN/m3 (1450 kg/m\ O
resultado é representado pelo ponto A no diagrama triangular (Fig. 4.10). A porcentagem
de cada categoria é expressa em cada um dos lados do triângulo.
Alteram-se as proporções de cada porção. determinam-se novos pesos específicos
aparentes e marcam-se os novos pontos no diagrama triangular. Podem. então. ser traçadas
as curvas isobáricas (de igual peso específico aparente). o que permitirá prever o ponto P
de máximo peso específico. No exemplo: 15,2kN/m3 (1520 kg/m3) 43 % de finos, 33 % de
médios e 23 % de grossos.
Na instalação de classificação de usina de agregados existentes em obras de grande
consumo de concreto (por exemplo. barragens), a areia é separada nas três categorias em
peneiras vibratórias e remisturada nas proporções do ponto P em alimentadores dosadores.
d. Propriedades mecânicas
I) lnchamento. A areia seca absorve água. que passa a formar uma película em torno
dos grãos. Como os vazios da areia chegam a ser tão delgados quanto à espessura da película
de água, esta afasta os grãos uns dos outros, produzindo inchamento. No item 4.5.13, o
inchamento é estudado em detalhe.
82/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
o
%de médios
Fig. 4.10. Dosagem da areia.
2) Higroscopia. A areia seca tem duas fases: sólidos (grãos) e vazios (ar); a areia
úmida tem três: sólidos, água e ar; a areia saturada apenas de novo duas fases: sólidos e água.
Os vazios (espaço entre os grãos) da areia seca são de dimensões muito pequenas, de modo
que a areia pode apresentar higroscopia ou ascensâo capilar, isto é: quando a areia entra em
contato com água na base, a água no interior da massa alcança, devido à capilaridade, nível
acima do da água no exterior. Quanto mais fina é a areia, mais alta é a ascensão capilar. Isto
deve ser levado em conta em algumas aplicações, como pisos e filtros, por exemplo. Por
estas razões, a areia tem sempre Ulll certo teor de umidade, caso não seja aquecida
artificialmente. É a chamada areia seca ao ar.
3) Coesâo aparente. Considerando a equação do esforço de cisalhamento, T = c +
tg<p, verifica-se que c é nulo na areia seca, ou seja: a areia seca não tem coesão. Na areia
úmida, c não é nulo, aparecendo, então, o que se chama de coesâo aparente da areia. É a
tensão capilar da água que cria uma resistência ao cisalhamento, COIllO se se tratasse de
coesão, mas é fenômeno diverso do que ocorre nos solos coesivos.
O valor de c cresce rapidamente de zero para teor de umidade nulo, até um máximo
por volta de 0,5-1 %, para decrescer em seguida até se anular para a areia saturada.
O ângulo de atrito interno <p não é constante; varia com:
a compacidade (função direta),
o grau de finura (função inversa),
fonna dos grãos (para uma mesma distribuição granulométrica, cresce quanto mais
irregulares forem os grãos).
AGREGADOS I 83
Na areia seca, c = O, o ângulo de atrito interno coincide com o ângulo de repouso. Este
é o maior ângulo que a superfície de uma porção de areia pode tomar por si só, relativamente
a um plano horizontal. É o chamado talude natural. Pilha fonnada por areia seca, despejada
por um funil, tem um talude cujo ângulo com a horizontal é o ângulo de repouso. Este é da
ordem de 37° nas areias aluvionares, alcançando por volta de 45° nas areias de brita.
Todos os fenômenos aqui descritos com relação à coesão só são válidos para areias·
sem impurezas. Se apresentarem impurezas de natureza aglutinante (argilas, matéria
orgânica), as areias passam a apresentar coesão verdadeira, tendendo a se comportar, nas
altas contaminações, como um solo (no sentido geológico).
4) Friabilidade. A areia perde qualidade se contiver grãos friáveis. Para verificar, em
primeira aproximação, a presença de grãos friáveis em tempo mais curto do que o necessário
para o ensaio de qualidade, pode ser feito um ensaio de esmagamento. A areia é colocada
em um molde e recoberta por um êmbolo sobre o qual se exerce força crescente necessária
para atingir a pressão de 40 MPa em um minuto. Essa pressão é conservada constante por
quatro minutos. Determinam-se os nódulos de finura antes e depois do ensaio e calcula-se
a sua porcentagem de redução, que se compara com a da areia normal (ver item seguinte).
e. Impurezas. As impurezas das areias podem ser classificadas em coloidais e não
coloidais. As não coloidais têm grãos de dimensões da ordem do micrometro (milésimo de
milímetros) e podem ser retiradas por lavagem; as coloidais não são elimináveis.
As impurezas não coloidais que mais ocorrem são:
argila em torrões;
materiais pulverulentos;
materiaisfriáveis;
materiais carbonosos;
materiais orgânicos.
Uma areia é de qualidade inferior (ou superior) a outra, quando corpos-de-prova de
concreto com ela confeccionados têm resistência à compressão inferior (ou superior) aos
confeccionados com a outra. Para comparar duas areias, têm elas de ter a mesma distribuicão
granulométrica (curvas granulométricas iguais). Preparam-se, então, duas séries de corpos-
de-prova idênticos, uma com cada areia: mesmos traços. mesmas trabalhabilidades e mesmo
cimento. Se houver diferença significativa (teste estatístico de significância) entre as médias
das duas séries de corpos-de-prova. diz-se que a areia com que foram confeccionados os
corpos-de-prova que apresentaram média mais baixa, tem qualidade inferior à outra.
Para fins de ensaio, usa-se como padrão de comparação uma areia que, além de curva
granulométrica bem definida, tem de satisfazer uma série de exigências quanto a impurezas,
tudo de acordo com a NBR 7214.
A areia padrão chama-se Areia Normal Brasileira.
A porcentagem de argila em torrões ou de materiais friáveis é determinada pesando-se
a amostra de areia antes e depois de serem retirados os torrões ou os fragmentos friáveis. O
84/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
material pulverulento é retirado lavando-se a amostra energicamente a mão e exprimindo o
peso do material retirado em porcentagem do peso da amostra.
Os materiais carbonosos são constituídos de partículas de carvão, linhito, madeira e
matéria vegetal sólida. São determinados por sedimentação da areia em líquido de densidade
2,0. As impurezas orgânicas são determinadas comparando-se a coloração da água de
lavagem da areia com a cor de solução de ácido tânico.
fUsos
Preparo de argamassas. De mistura com cimento, com calou com cal e cimento,
a areia é empregada no preparo de argamassas usadas, seja para assentamento de
peças de alvenaria, seja para revestimentos diversos. No preparo de argamassas
são usadas as faixas I e 2 (muito fina:tina), da NBR 7211.
Para ilustração, a Fig. 4.9 mostra os fusos granulométricos das zonas muito
fina e grossa.
Para preparar as argamassas nas obras, costumavam secar a areia espalhando-a
em finas camadas ao sol e peneirando-a manualmente em peneira de cerca de
lmm de abertura, para obter a chamada "areia fina".
Concreto betuminoso. Juntamente com mer, a areia entra na dosagem dos inertes
do concreto betuminoso. Têm a importante propriedade de impedir o amolecimen-
to do concreto betuminoso dos pavimentos de mas nos dias de intenso calor.
Concreto de cimento. Constitui o agregado miúdo dos concretos.
Pavimentos rodoviários. Constitui o material de correção do solo.
Filtros. Devido à sua grande permeabilidade, a areia é usada para construção
de filtros, destinados a interceptar o fluxo de água de infiltração em barragens
de terra e em muros de arrimo.
Usa-se, esporadicamente, em regularização de bases de pisos e assentamento
de paralelepípedos em ruas.
4.3.2.2. Cascalho. O cascalho, também chamado de pedregulho, é um sedimento fluvial de
rocha ígnea, inconsolidado, formado de grãos de diâmetro em geral superior a 5mm, podendo
os grãos maiores alcançar diâmetros até superiores a cerca de 100mm. O cascalho também
pode ser de origem litorânea marítima.
Seu coeficiente volumétrico médio (item 4.4.6) é superior a cerca de 0,15, ou seja:
acima de 90% de grãos cúbicos. Os grãos são de forma arredondada devido à atrição (item
4.4.3) causada pela movimentação da água dos rios ou do mar, razão pela qual serem os
grãos também denominados seixos rolados. Como as arestas vivas foram eliminadas, o
cascalho apresenta grande resistência ao desgaste ao ser manuseado. Concretos que têm
cascalho como agregado graúdo apresentam, em igualdade de condições de traço, maior
trabalhabilidade do que os preparados com brita (item 4.6.2.3).
4.4 íNDICES DE QUALIDADE
4.4.1. Resistência à Compressão. A resistência varia conforme o esforço de compressão
se exerça paralela ou perpendicularmente ao veio da pedra (diáclase). O ensaio se faz em
corpos-de-prova cÚbicos de 4 cm de lado.
AGREGADOS I 85
As rochas ígneas, assim como a escória de alto-forno resfriada ao ar, apresentam
resistências médias à compressão da seguinte ordem:
granito (Serra da Cantare ira, SP)
granito (Rio, RJ)
basalto
154 MPa
120 MPa
150 MPa
Sob o aspecto da resistência à compressão, estes materiais não apresentam qualquer
restrição ao seu emprego no preparo de concreto normal. pois têm resistência llluito superior
às máximas dos concretos.
As rochas sedimentares apresentam resistência um pouco abaixo das ígneas.
4.4.2. Resistência à Tração. A resistência à tração também depende da direção do esforço,
relativamente ao veio da pedra. É determinada pelo ensaio diametral, em que um corpo-de-
prova cilíndrico é submetido a um esforço perpendicular ao eixo do cilindro. Sua ordem de
grandeza oscila de 10 a 15 MPa.
4.4.3. Resistência à Abrasão. Ao desgaste superficial dos grãos de agregado quando so-
frem atrição, dá-se o nome de abrasão. A resistência à abrasão mede, portanto, a capacidade
que tem o agregado de não se alterar quando manuseado: céllTegamento, basculamento, es-
tocagem.
A resistência à abrasão é medida na máquina "Los Angeles", que consta, em essência,
de um cilindro oco, de eixo horizontal, dentro do qual a amostra de agregado é colocada
juntamento com bolas de ferro fundido. A NBR 6465 trata do ensaio de abrasão, dando as
características da máquina e das cargas de agregado e bolas de ferro. O cilindro é girado
durante um tempo determinado, sofrendo o agregado atrição mas também elll certo choque
causado pelas bolas de ferro. Retirada do cilindro, a amostra é peneirada na peneira de
1,7mm; o peso do material que passa, expresso em porcentagem do peso inicial, é a ''Abrasão
Los Angeles". A seguir são indicados valores da abrasão para alguns materiais:
granito da Serra da Cantare ira (SP)
basalto (SP)
26%
28%
4.4.4. Esmagamento. Quando o agregado é submetido a compressão, os grãos podem se
fraturar, alterando a distribuição granulométrica. O ensaio de esmagamento, conforme a
NBR 9938, submete o agregado 9,5/ 12,5 a um esforço de compressão de 21 ,5 MPa, causando
o fraturamento de grãos assim como o arredondamento de pontas e arestas, dependendo da
friabilidade do material ensaiado.
O material resultante do fraturamento é retirado da amostra pela peneira de 2,4mm, e
o seu peso expresso em porcentagem do peso da amostra.
A resistência do material ao esmagamento é importante em bases de macadame
hidráulico e em enrocamentos, onde os grãos precisam manter as arestas vivas, sob pena de
reduzir ou perder sua propriedade de entrosamento.
4.4.5. Resistência ao Choque. A resistência ao choque tem significado em algumas
aplicações, como molhes de enrocamento, em que as dimensões dos blocos são críticas.
Nessas obras, os blocos não se podem partir por choques durante a colocação, pois os seus
86/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
pesos são essenciais à estabilidade do molhe. Nas alvenarias, resistências da ordem de I
kJ/m2 (102 kgrnlm2) são mais do que suficientes; nas guias de calçadas devem ser da ordem
de 15 kJ/cm2 (1530 kgrnlcm2). O ensaio consiste em deixar cair sobre o corpo- de-prova-
cubo de 4 cm de lado - um peso de 45N (4,5 kg) tantas vezes quantas necessárias para
esmagar o cubo.
4.4.6. Forma dos Grãos. Os grãos dos agregados não têm forma geometricamente
definida. Quanto a dimensões, c comprimento, I largura e e espessura, classificam-se em
alongados, cúbicos, lamelares e discóides conforme sejam as relações entre as três
dimensões, que definem o coeficiente de forma:
Tabela 4.7 Coeficiente de Forma
Cascalho eMaterial de britagem
arelG
Alongado
c/tl,5 - l/e 1,5c/t 2 - l/c 2
Cúbico
c/tl,5 - l/e 1,5c/t 2 - l/e 2
Lamelar
c/tl,5 - l/e 1,5c/t 2 - l/c 2
Discóide
c/tl,5 - l/e 1,5c/t 2 - l/e 2
Quanto à conformação da superfície:
angulosos, quando apresentam arestas vivas e pontas (britas);
arredondados, quando não apresentam arestas vivas (seixos).
Quanto à forma das faces:
conchoidal,quando têm uma ou mais faces côncavas;
defeituoso, quando apresentam trechos convexos.
A forma dos grãos tem efeito importante no que se refere à compacidade, à traba-
Ihabilidade das argamassas e ao ângulo de atrito interno. A conseqüência do efeito sobre
este último é que as pilhas de areia natural têm ângulo de repouso da ordem de 37°, enquanto
que o das de brita e o da areia de britagem alcançam mais de 45°.
A influência da forma é mais acentuada nos agregados miúdos. Argamassas de
revestimento, por exemplo, se preparadas com areia industrializada, ficam tão rijas que não
se podem espalhar com a colher, constituindo o que se chama de argamassas duras.
Os agregados naturais têm grãos cubóides,de superfície arredondada e lisa, contra as
superfícies angulosas e extremamente irregulares dos grãos dos agregados industrializados.
Apresentam, além disso, maior resistência à desgraduação (alteração da distribuição
granulométrica por quebra de grãos). O cascalho apresenta 92,28% de grãos cúbicos, contra
AGREGADOS I 87
70 a 90% na brita de basalto. Tornam as argamassas mais trabalháveis que os in-
dustrializados.
Nos agregados industrializados, a forma dos grãos depende da natureza da rocha e do
tipo do britador. O granito produz grãos de melhor forma que o basalto, que produz
apreciável quantidade de grãos lamelares. Quanto ao efeito dos britadores, o de mandíbulas
é o que produz grãos mais irregulares (especialmente em rochas menos tenazes, como o
basalto), e o de martelos o que produz as formas mais regulares. Os britadores de cone
situam-se entre aqueles dois.
Concretos preparados com agregados de britagem exigem 20% mais água de amas-
samento 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.
Características dos agregados conforme a forma dos grãos:
1. Índice de forma (NBR 780<}) é a rela<;ão entre a maior dimensão c (comprimento)
e a menor dimensão e (espessura), deterr11lnadas por meio de paquímetros (l = c/e). O índice
de um agregado é a média ponderada dos índices de 200 grãos obtidos de uma amostra
quarteada.
2. Coejicienre volumétrico (AFNOR) é a rel~l(;ão do volume li do grão e o da esfera
de diâmetro d, sendo d a maior dil,nensão do grão.
É expresso por:
1= 6VITI d3 = 1,9V/d3
Esta definição aplica-se apenas a grãos de diâmetro superior a 6.3mm. Para todo o
agregado, o coeficiente é dado por
C = 1,9 (:LV/Id3)
devendo C satisfazer os seguintes limites:
Tabela 4.8
Agregado
Concreto estrutural e impermdvel
Concreto massa
1.).5/25
0.20
0.15
25
0.15
0.12
Os grãos cubóides têm I variando entre 0,25 e 0,30; para os grãos lamelares, 1-0,05
e para os alongados, 1-0,01. Para um cubo, I = 0,64; para uma esfera, I = 1,00.
4.4.7. Impurezas. As impurezas que se encontram mais comumente nos agregados e seus
efeitos sobre a qual idade deles são anal isados na Se~'ão que trata das areias, item 4.3.2.1.e.
4.4.8. Fragmentos Macios e Friáveis. A a~'ão deletéria de fragmentos macios e friáveis,
faz-se sentir principalmente em bases de macadame hid)'{lulico e lastros ferroviários, onde
a vibração causada pela passagem de \'eÍculos faz com que eles se soltem. O ensaio do
agregado é feito secando-se inicialmente a amostra em estufa e separando-a em cinco frações
88/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
granulométricas escalonadas entre 9,5 e 50mm. De cada fração mede-se a massa e conta-se
a quantidade de grãos. Submete-se cada grão a um esclerômetro constituído de agulha de
bronze; os que forem riscados pelo estilete ou tiverem partes separadas do corpo serão
considerados macios e friáveis e excluídos da amostra.
A massa dos grãos assim separados é expressa em porcentagem da massa total da
amostra.
4.4.9. Friabilidade. Tendência do material a se desagregar quando submetido a tensão,
mesmo moderada. Alguns fragmentos de alteração de granito são muito friáveis. esmiga-
lham-se facilmente (ver 4.3.2.l.d.4).
4.4.10. Resistência aos Sulfatos. Em cl imas frios, o concreto pode sofrer deteriorações
ao ser submetido a ciclos de congelamento e degelo. Várias tentativas foram feitas para
conseguir correlacionar características dos agregados com a capacidade de os concretos
suportarem aqueles ciclos de temperatura. No Brasil não ocorrem as condições climáticas
que deram origem a essas tentativas, o que, aliado às dúvidas que têm apresentado, tornam-se
sem préstimo entre nós (ver 4.6.1.5).
4.5. PROPRIEDADES FíSICAS
4.5.1. Massa Específica1 É também chamada massa especifica absolura. É a massa da
unidade de volume do material de que se constituem os grãos do agregado. Tomando um
granito como exemplo, se a massa de um metro cúbico é de 2 660 quilogramas, sua massa
específica absoluta será de 2 660 kg/m3.
A determinação da massa específica de agregado miúdo é feita, conforme estabelece
a NBR 9976, com auxílio do frasco especial, denominadoJi'asco de Chapman, que permite
medir o volume total ocupado pelos grãos da amostra de agregado, cuja massa é prev iamente
medida em esrado seco.
Na determinação da massa específica do agregado graúdo, conforme a NBR 9937, a
amostra é secada em estufa até peso constante, isto é, até que seu peso determinado em duas
medições consecutivas, espaçadas não menos de duas horas, não difiram entre si mais de
0,1%. A amostra é então colocada num cesto metálico, o conjunto pesado e determinada a
massa A (p. ex.: 2673 g).
Em seguida, o agregado é espalhado por 48 horas em bandeja recoberta de água para
que os grãos absorvam umidade.
Decorrido esse tempo, a amostra é escorrida e os grãos maiores enxugados com um
pano, sendo então colocada numa fôrma tronco-cônica. Retirada a fôrma, a amostra:
mantém-se intacta - indicação de que está com excesso de umidade, ou
desmorona-se completamente - indicação de umidade muito baixa.
Quando a amostra estiver com um teor de umidade apenas suficiente para se manter
intacta depois de retirada da fôrma, diz-se que ela está no estado sarurado superfície seca,
dita sss.
AGREGADOS I 89
Nessas condições, recolocada no cesto, é a amostra pesada e determinada a massa B
(p. ex.: 2 683 g). O cesto com a amostra é então imerso em água e pesado, peso C (p .ex.:
1693 g). Este peso é igual ao peso dos grãos menos o empuxo da água deslocada; ou seja:
C é numericamente igual ao volume (centímetros cúbicos) dos grãos do agregado (tomando
a massa específica da água a 1,000 g/cm3), portanto o volume dos grãos é de 1693 cm3•
Podem agora ser calculadas as massas específicas nas condições seca. 1o, e, na
condição sss, 1s, da seguinte maneira:
a) 1= AI(B-C). No exemplo: 1= 2673/(268:1 - 1663) = 2.70 gim'
b) 1= B/(B-C). No exemplo: 2683/(2683 - 1693) = 2,71 gim'
NOTA I -Além das massas, podem também ser considerados os pesos. O ensaio
para determinar o peso específico absoluto é exatamente o mesmo descrito
para a massa específica. na qual, em lugar das massas (kg) consideram-se
os pesos (newlOns) nas medidas A, B e C.
No exemplo citado: 10 = 26,2/(26,3 - 16,6) = 2.7 vezes o peso da água deslocada pelos
grãos do agregado (medida C), equivalente, portanto, a 17 kN/m3 - para as condições de
aceleração devida à gravidade de 9,79 m/s2 (5.Paulo) e densidade da água igual a 1,00. O
erro em se referir a medida da água à temperatura ambiente (_23°). ao invés de 4°C - que
é adotada para a definição internacional de densidade - é de 0,3%, inferior à dispersão das
medidas de densidades de agregados diversos. Note-se que a massa específica (se dada em
gramas por metro cúbico) e a densidade são expressas pelo mesmo nÚmero.
Ao contrário da massa, o peso específico não é constante, variando com a posição
geográfica do local do ensaio. A variação, contudo, é muito pequena: em todo o terrítório
brasileiro não passa de 0,2%, muito aquém das dispersões de medidas efetuadas em diversos
agregados.
4.5.2. Massa Específica Aparente. É também chamada ma.lla unilâriaou massa hari-
Tétrica. É a massa da unidade de volume.do agregado. Por exemplo: um metro cÚbico de
granito britado tem a massa de 2 698 quilogramas, em média; logo, sua massa específicj
aparente é 2 698 kg/m3, mas este valor pode variar, dependendo do !;U1U de adensamenloJ
e, conseqüentemente, da campa cidade (item 4.5.4) do agregado. Pela NI3R 725 I, a mas~<li
específica aparente é determinada preenchendo-se com o agregado, até as bordas, un
recipiente de dimensões bem conhecidas, deixando-o cair de altura de não mais de 10 cm.
!Procedendo desta maneira, o agregado adquire a compacidade denominada de estado
solto.
Determinam-se por pesagem as massas do recipiente vazio e cheio de agregado. O
valor da diferença de massas (kg), dividido pelo volume do recipiente (nh, é a massa
específica aparente do agregado. Por exemplo: recipiente vazio: 2,200 kg; cheio: 23,784 kg,
volume 0,008 m' (8 litros), logo:
10 = (23,784 - 2,200)/0,008 = 2698 kg/m', que é o valor médio para as britas de granito
da Serra da Cantare ira (5. Paulo).
No caso dos agregados miÚdos (areia), a massa específica aparente varia com o teor
de umidade (ver 4.5.13).
90 I MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
A massa específica aparente também é determinada para agregados adensados,
conforme NBR 7810. O ensaio é o mesmo já descrito, com a diferença do modo de
enchimento do recipiente. Para enchê-lo, espalham-se camadas de espessura de cerca de um
terço da altura do recipiente, apiloando cada uma com soquete manual.
NOTA 2 - O que ficou dito a propósito do peso específico absoluto e da densidade
absoluta vale aqui para o peso específico aparente (ou peso específico
unitário, ou peso específico barimétrico) e para a densidade aparente (ou
densidade unitária. ou densidade barimétrica).
4.5.3. Porosidade. O agregado é material granular. O espa(;o que. naturalmente, fica entre
os grãos é denominado \'a::.ios. Em um dado \'olume Ya do agregado, os grãos ocupam o
volume Y g e o espaço restante são os vazios Y \.
Tomando o granito como exemplo. um metro cÚbico de pedra britada contém grãos
cujos volumes somados podem ser, por exemplo: Y g = 0.575 m3, sobrando Y v = 0,425 m3
para os vazIos.
Chama-se porosidade a rela~'ão entre o volume dos vazios existentes e o volume do
agregado: p= Y,/Yn. No exemplo anterior. p = 0,425/1,000 = 0,425, ou 42,5%, que vem a
ser a porcentagem do volume de vazios. A poros idade média das britas de granito é de 0,6.
Quando se tratar de poros idade do material dos grãos. e não da poros idade do
agregado, sua determinação se faz conforme procedimento descrito em 4.5.1, sendo a
poros idade dada por p = (BI A)/(B-C). Com dados do item5.4.l resulta p = (26,3 - 26,2)/(26,3
- 16,6) = 0,010 ou 1,0%.
4.5.4. Compacidade. Chama-se compacidade -c- a relação entre o volume total
ocupado pelos grãos e o volume do agregado: c = Y gIY a. No exemplo do item 4.5.3: c =
0,575/1,000 = 0,575, ou 57,5%, que é a porcentagem do volume de grãos.
Se 'Y.p e 'Y.b são as densidades aparente e absoluta do agregado, então c = 'Y./'Yab' No
caso da pedra de granito britado 'Y.p = 1,543 e 'Y.b = 2,683: logo, c = 1,530/2.683 = 0,575
ou 57,5%.
Num mesmo agregado, a porosidade e a cOlllpacidade não são constantes; elas variam
com o grau de adensamento, como já referido no item 4.5.2. Denomina-se grau de adensamento
a relação g = (is - i)/(is - i ) onde is, i e io são, respectivamente. os índices de vazios do agregado
no estado solto, no estado considerado e no estado de máxima compacidade <.:ompatível com
o agregado. Esta depende da forma dos grãos, da distribuição granulométrica e das
resistências à abrasão e à friabilidade.
4.5.5. índice de Vazios. Chama-se assim a relação entre o volume total de vazios e o
volume total de grãos.
i = Y JY g' No exemplo: i = 0,425/0,575 = 0,739 ou 73,9%, o volume de vazios é 73,9%
do volume dos grãos.
NOTA 3 - Na brita de granito, o índice de vazios é da ordem de 80-90%.
4.5.6. Granulometria
4.5.6.1. Graduação. O agregado é formado por mistura de grãos de extensa gama de
tamanhos. Se um determinado agregado é retido em peneira (malhas quadradas) de abertura
AGREGADOS I 91
de dimensão a, e passa na peneira de abertura de dimensão b, pode ser denominado agregado
a/b. Esta relação denomina-se graduação do agregado, recebendo as dimensões a e b o
nome genérico de diâmetro.
Exemplificando: agregado 4,8/19,5 é o que passa na peneira de 19,5mm e é retido na
de 4,8mm. Isto, porém, não é suficiente para caracterizar o agregado porque:
sendo os grãos de forma inegular, mesmo com uma dimensão um pouco maior que
b, alguns grãos podem atravessar a malha em diagonal. de modo que uma parte do
material com alguma dimensão maior que b atravessa a peneira de abertura b;
uma parte do material de grãos menores que a deixa de passar pela peneira por ficar
aderida aos grãos maiores ou por o agregado ter sido submetido a peneiramento por
tempo insuficientemente longo, não lhe dando tempo para atravessar a massa de
grãos e a malha da peneira (rendill/enlO de peneirall/enlO menor que 100%);
a distribuição dos tamanhos dos grãos na massa total pode variar de .agregado para
agregado. Por exemplo: num determinado agregado, a porcentagem de grãos de um
dado tamanho pode ser muito diferente da encontrada em outro agregado de mesma
graduação.
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 emjÓixas de tamanhos
de grãos e exprime-se a massa de cada faixa em porcentagem da l11assa total.
4.5.6.2. Peneiras Padronizadas. As peneiras que se usam para ensaiar agregados têm aber-
turas padronizadas pela NBR 5734. Esta norma define quatro séries de peneiras de aberturas
crescentes geometricarnente,* com razão 2 (a abertura de cada uma é o dobro da anterior e
metade da conseqüente):
I~.: 0,037 - 0,075 - 0,150 - 0,3 etc. até 76mm.
2~.: 0,044 - 0,088 - 0,175 etc. até 90mm.
3~.: 0,053 - 0,105 - 0,21 etc. até 108mm.
~.: 0,063 - 1,125 - 0,25 - 0,5 etc. até Mmm.
A razão de uma série para a outra é de I, I R9. A primeira série é chamada série normal,
as seguintes são as intermediárias.
4.5.6.3, Distribuição Cranulolllétrica, Tomando como exemplo dois agregados "A" e "B"
de graduação 4,8/38, considere-se que sejam submetidos a ensaio com os seguintes resul-
tados de material que passou na peneira 4,Smm e retido nas peneiras 9,5-19-38mm:
* O uso de peneiras em progressão geométrica impõe-sc por scr logarítmica a distribuição dos tamanhos dos
grãos, e parz tornar os gráficos legíveis c manejálcis (sc til'csse as abscissas cm cscala linear, de I em para
O,15mm, a Fig. 4.11 (pág, 93) teria 6,67m de comprimento).
92/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Tabela 4.9
Faixas
mm
Menor que 4,8
4,8 a 9,5
9,5 a 19
19 a 38
Maior que 38
Totais
Massas (g)
HA"
~·B"
14
4
88
21
151
155
81
172
18
O
352
352
No agregado "A", a massa de material até 9,5 mm de diâmetro é de 14 + 88 = 102
g ou 29% do total de 353 g; no agregado "B" é de 4 + 21 = 25 g, ou 7% de 352 g. Para
todo o agregado os resultados acumulados até cada diâmetro, expressos em gramas e em porcen-
tagens da massa total do material ensaiado, são os seguintes:
Tabela 4.10 Massas e Porcentagens Passantes Acumuladas
(1)
(2)(3)(4)(5)
Peneira
Agregado "A"Agregado "8"
Omm
g%g%
4,8
1444
9.5
10229257
19
2537218051
38
33495352100
50
352100
Na Fig. 4.11, estão em ordenadas as porcentagens das massas acumuladas até o
diâmetro indicado, conforme dados das colÜnas (3) e (5) da Tab. 4.10.
Unindo os pontos, obtém-se a representação gráfica da distribuição granulométrica
do agregado, ou seja, a curva que representa a variação das massas dos grãos, acumulados
até cada diâmetro, em função da massa total do agregado.
Do agregado "A" passaram 4% pela peneira 4,8, 29% pela 9,5, 7% pela 19 e pela
peneira 38mm passaram 95% do material. Do agregado "B", as porcentagens quepassaram
em cada peneira foram: 1 - 7 - 51 e 100%.
Em lugar das porcentagens passantes, também podem ser consideradas as por-
centagens retidas. Para o agregado "B" resulta:
AGREGADOS 1 93
Tabela 4.11 Peneira
QuantidadesRetidosPorcentagens
Retidas
AcuIl1uladosAcumuladas
(I)
(2)(3)(4)
4,8
25-4 = 2134899
9,5
180-25 = 15532793
19
352·180 = 17217249
38
352·352 = OOO
50
OO
Como se pode ver, as porcentagens retidas acumuladas da coluna (4) da Tab. 4.11 e
as porcentagens passantes (5) da Tab. 4.10 sjo compLemenrares: somam 100%.
100
SO
o
2,4 3,4 4,8 6,3 9,S 12,S 19 2S 38mm
% Acumuladas
_Passantes
_... Retidas
Fig. 4.11. Curvas granulométricas.
A curva c em traço interrompido da Fig. 4.12, representa as porcentagens retidas e
acumuladas da coluna (4) da Tab. 4.11. É complementar da curva B.
Sejam dois agregados 0,15/38 cujos resultados do ensaio granuLométrico estão na
Tab.4.12.
94/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
100
®~r
/
/@
V
// // // V/ / ~/ / ---
---
/1
---
/
./--- ---/-L, <D---~ -
50
o
0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 9,5 19 38 76 mm
Curvas diferenciais:
Curvas integrais:
<D e ~
@e@
Fig 4.12. Curvas gralluJométricas.
99,9 0,1
50
o
o
o
o
5
9
99
/1
/ 5
95 90
/ /11
60
/7
V 21
70
/'/
31
50 ./
41
~O
'"./
E
30
/'/
7
20
A/./
e
10
.//' 9./ '"5 9/:
'"/s
1
~
9
~
~
11)
Ol
E! 50
<li
D...
~
0,1 2,4 3,4 4,8 6,3 9,5 12,5 19 25
99,9
38mm
Fig 4.13. Distribuição Jog-Ilormal.
AGREGADOS I 95
Tabela 4.12
Peneira
Agregado 1Agregado 2
Curva 1
Curva IACurva 2Curva 2A
(I)
(2)(3)(4)(5)
0,15
OO
3
6
0,30
36
6
14
0,60
920
10
23
1,2
1943
13
O
2,4
3243
18
O
4,8
5043
21
O
9,5
7143
13
23
19
8466
11
28
38
9594
5
6
76
100100
Na Fig. 4.12, a curva 1 mostra as porcentagens do agregado I retidas entre duas
peneiras consecutivas (coluna 2 da Tab. 4.12) e a curva I A, as porcentagens acumuladas
conforme a coluna 3 da mesma tabela. Esta curva I A é a distribuic,'ão granulo"nlétrica das
porcentagens acumuladas passantes em cada peneira. As curvas 2 e 2A, com os mesmos
significados das anteriores, referem-se ao agregado 2.
As curvas I e 2 são chamadas curvas diferenciais e as curvas I A e 2A, curvas integrais.
O agregado 2 é um exemplo do que se denomina de agregado de granulometria
descontínua, isto é: o que se caracteriza por não ter nenhum material retido em pelo menos
duas peneiras consecutivas no ensaio granulométrico, que, neste exemplo, são as peneiras
2,4,4,8 e 9,5.
4.5.6.4. Distribuição Log-Normal. A distribuiç'ão estatística das massas dos grãos no total
da massa do agregado não obedece, em geral, a distribuição normal de Gauss, e sim a
log-normal. A Fig. 4.13 mostra a distribuição log-normal dos agregados "A" e "8" do item
4.5.6.3.
Nesta figura, as ordenadas obedecem a distribuição normal e, em abscissas, mantêm-se
os diâmetros em escala logarítmica, como na Fig. 4.12. As curvas representativas são: uma
reta para o caso do agregado "A", mostrando uma perfeita distribuição log-normal (até o
96/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
diâmetro 38); uma curva, que mostra que o agregado "B" não tem uma distribuição
perfeitamente log-normal.
4.5.7. Finura
4.5.7.1. Conceituação. Os dois agregados "A" e "B" do exemplo anterior são agregados
4,8/38, tendo, por conseqüência, os mesmos tamanhos medianos: (O + d)/2 = 21.4mm (entre
4,8 e 38). No entanto, eles diferem quanto aos tamanhos dos grãos, tamanhos estes definidos
pelas aberturas das peneiras e designados diâmetros.
O agregado "A" tem grãos de menores diâmetros que o "B", e por isso se diz que ele
tem maior finura que o "B", o que se evidencia de três maneiras:
Pontos X. Na Fig. 4.11, o agregado "A" tem 78% de material de diâmetro menor
que o diâmetro mediano, (D+d)/2 = 21, 4mm, enquanto "B" tem apenas 64%.
Pontos Y. O diâmetro médio é dado pela média ponderada dos diâmetros medianos
dos intervalos entre duas peneiras. Usando os dados da Tab. 4.9, verifica-se que entre
as peneiras 2,4 e 4,8, diâmetro mediano de d=(2,4 + 4,8)/2=3,60, foram retidos 14
gramas do agregado "A" ou r= 14/352=0,04, isto é: 4% do total de 352 g. Entre as
peneiras 4,8 e 9,5 foram retidos 88 g ou 25%. Então, os grãos de diâmetro 3,6mm
contribuem com 4% e os de diâmetro 7,15 com 25% da massa total ensaiada; ou seja:
o diâmetro ponderado dessas frações é 0,04 x 3,6 = 0,14mm e 0,25 x 7,15 = 1,79mm.
Calculando analogamente para todas as frações dos dois agregados (Tab. 4.13),
obtêm-se os diâmetros médios de 16,81 para "A" e 20,70 para "B ". "A" tem, então,
grãos de diâmetro médio 19% inferior aos de "B".
Pontos Z. Metade do material de "A" tem grãos de diâmetro inferior a 13,8mm
contra 18,2mm de "B".
Tabela 4.13
-
Agregado d"A" "8 "Faixas
--r% d rr%dr
2,414,8
3,6040.14 I0,04
4,8/9,5
7,15251.79 60043
9,5/19
14,25436,13 446,27
19/38
28,50236,55 4913,96
38/50
44,0052,22 O0,00
Soma
-10016,8110020,70
4.5.8. Módulo de Finura. Se num ensaio de distribuição granulométrica somam-se as
porcentagens retidos até cada peneira da série normal (ordenadas da curva granulométrica
das porcentagens retidas) e se divide o resultado por 100, dá-se à grandeza assim obtida o
AGREGADOS I 97
nome,de módulo definura do agregado. Ele é equivalente à área da superfície compreendida
entre a curva, as ordenadas d e D e a abscissa inferior (área sombreada na Fig. 4.14, para a
curva 1).
A Fig. 4.14 apresenta as curvas granu lométricas de quatro agregados das quais se
obtêm os dados da Tab. 4.14:
100
50
o
75
--o_diâmetro médio
__._diâmetro mediano
Fig.4.14. Módulo de finura.
Tabela 4.14
Agregado
1234
Módulo de Finura
1.403,453.455,82
Diâmetro Médio
0,331.501,947,88
Diâmetro Mediano
0,643,24,838,1
Graduação d/O
0,075/1.20,15/6,30,075/9,50,15/76
Nota-se que os agregados 2 e 3 têm o mesmo módulo de finura (relação 1,(0) mas
diferentes diâmetros médios (relação 0,77), ou seja: o agregado 2 é 23% mais fino que o
agregado 3. Isto mostra que quando as curvas granulométricas não têm aproximadamente o
mesmo andamento, o módulo de finura perde sensibilidade. No entanto, por sua facilidade
98/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
de cálculo, ele continua válido e de uso con'ente na dosagem experimental de concreto, onde
se trabalham com areias cujas curvas granulométricas apresentam, em geral, analogia de
forma. O módulo de finura decresce à medida que o agregado vai se tornando mais fino,
como se comprova pela Tab. 4.14 e pela Fig. 4.15 (ver também 4. 3.2.l.c.l).
4.5.9. Superfície Específica
4.5.9.1. Conceituação. À soma das áreas das superfícies de todos os grãos contidos na
massa unitária (ou volume unitário) de agregado, dá-se o nome de superficie específica.
Esta é, na realidade, uma convenção:
Admite-se como área da superfície um grão, a área da superfície de uma esfera de
igual diâmetro; o grão real tem, contudo, superfície de área sempre maior que a esfera. A
forma dos grãos de brita é irregular e sua superfície extremamente rugosa; para a mesma
granulometria, os agregados com grãos mais regulares têm menor superfície específica. Por
exemplo, cascalho (com 95% de grãos cubóides) tem menor superfície específica que brita
de basalto (que contém -30% de grãos lamelares).
Quanto menores forem os grãos necessários para determinada massa de agregado,
tanto maiores serão a quantidade e a superfície específica deles. A título de ilustração: uma
esfera de um metro de diâmetro tem superfície de 3,14 m2 de área e pesa 14,14 kN; sea
mesma massa passar a ser constituída de esferas de 10 cm de lado, a quantidade delas será
de 1000 e a soma das áreas superi'iciais de 31,4 m2. Se se tratar de granito, as 1000 esferas
pesarão 14,14 kN e sua superfície específica será, então, 31,411 4140 = 0,0022 m2/N contra
3,14/14140 = 0,002 m2/N da esfera de um metro de diâmetro.
A superfície específica serve para bem caracterizar a finura de um material granulado:
será tanto maior quanto mais fino ele for. Quando os grãos chegam às dimensões de alguns
micrometros (milésimos de mm), a superfície específica atinge valores daordem de 28 m2/N
(2.800 cm2/g), como é o caso dos cimentos. Esse valor cai rapidamente para materiais mais
grossos, como mostra a relação seguinte:
faixa médiom2fN(cm2Ig)
10/20 ~m
1415,871587
40/80 Ilm
563,96396
0,6/1,2 mm
0,80,2828
2,414,8mm
3,40,077
38/76 mm
540,01
Por suas características, a superfície específica tem aplicação quase que somente
em materiais de grande finura, de grãos menores de 80 micrometros (cimentos e fíleres)
cujas curvas granulométricas são obtidas por ensaios de sedimentação (do que resultam
valores redondos para os micrometros). Estas curvas granulométricas de ensaios de
AGREGADOS I 99
sedimentação podem ser desenhadas em gráficos de escalas lineares; naFig. 4.15 foi mantida
a escala logarítmica para permitir a apresentação das demais curvas.
A determinação da superfície específica de um material granular pode ser feita por
meio de um aparelho criado especialmente para esse fim, ou calculada a partir da curva
granulométrica do material.
4.5.9.2. Finura Blaine. No primeiro caso, trata-se da chamadapermeabilidade Blaine, que
só obtém medindo o tempo que uma certa quantidade de ar leva para atravessar o material,
moldado em fonna cilíndrica de dimensões padronizadas. Esse tempo depende da finura
do material a ensaiar e também: I) da porosidaue uo material, que é, porém, função de seu
maior ou menor adensamento; 2) da viscosidade e da pressão do ar: 3) da massa específica
do material e 4) da constante do aparelho. que é determinada ensaiando um material de
superfície específica conhecida (NBR 7224).
4.5.9.3. Cur\'Gs Cranulolllérricas. Parte-se do pressuposto de que, no ensaio granu-
lométrico entre duas peneiras consecutivas de abertura d' e D, os grãos do material
tenham diâmetro constante e sejam assemelhados a esferas de diâmetro d =v'(j2j).
O volume de cada esfera sendo V = 11:d' 1 6. o peso de cada grão será Go = 11:Y d3 1 6
onde y é o peso específiCO absoluto do material (peso específico do material dos grãos). Como
a área da superfície da esfera é So = 11:d2, resulta para a supeIikie especítica S = SalGo = 6/yd.
A dimensão da expressão 6/yd é m2/N. Para um material de y = 27 kN/m3 (valor este
que foi o considerado na elaboração da Tab. 4.15) ter-se-ia o valor 6/27000d, se d fosse
considerado em metros. Contudo, a ordem de grandeza das dimensões dos grãos é de
micrometro ou milímetro, que são então as usadas nas tabelas e gráficos granulométricos.
Em conseqliência, para facilitar os cálculos, adotaram-se 6/Yd = 222,2d, quando d é
expresso em micrometros, e 6/yd = 0,2222/d, quando d é expresso em milímetros. Fica
particulannente notado que estes valores numéricos são exclusivamente válidos para materiais
de peso específico de 27 kN/ m3.
Para calcular a superfície específica a partir das curvas granulométricas, convenciona-
se que o agregado seja composto de mistura homogênea de tantas porções de material
compostas de grãos de diâmetro constante, quantos são os intervalos entre as peneiras de
análise. As porcentagens P com que cada porção entra na composição total do material são
dadas pelas curvas granulométricas diferenciais. Por exemplo: curva 2A da Fig. 4.15.
Na Fig. 4.15 mostram-se curvas grar.ulométricas típicas da Fig. 4.1, para material
granítico de peso específico absoluto de 27 kN/m3:
curva I- fíler (ensaio de sedimentação)
2 - pó de pedra
2A - curva diferencial do pó de peura
3 - pedrisco
4 - pedra I
5 - pedra 4
Na Tab. 4.15 estão indicadas, para cada uma das cinco curvas da Fig. 4.15, os limites das
superfícies especíticas das faixas coluna (4) e a total, coluna (5), emm2/N. A coluna (3) dá os
100/ MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
4,8 9,51938761503006001,22,44,89,5
~ ~.mm
sedimentação
+peneiramento
7
j
II I I
38 76 10019
-!-
I
~
jZ/
/
~--
L--+-
t
10 20 40 80~m2,5 5
...--.l
I
!
I
I
I
I
I
I
I
I
t
o
2.5
50
100
Ul
Ql
C
'"
Ul
Ul
'"
o..
'#
Fig. 4.15. Superf1cie especifica.
valores de 6/yd; d sendo o diâmetro mediano de cada faixa, dada pelas curvas diferenciais,
a coluna 4 consigna os limites das superfícies específicas das faixas granulométricas.
4.5.9.4. Sedimentação. A determinação por sedimentação, da granulometria de um material
sem atividade química, muito fino (fíleres, solos), baseia-se no fenômeno da velocidade
limite de queda de uma partícula em um fluido (neste caso, o benzeno), de modo que os
grãos de maior diâmetro depositam-se mais rapidamente. Mede-se o tempo que leva o
depósito, que se vai acumulando num tubo cilíndrico, para subir de uma altura padronizada
(5 cm). Calcula-se o diâmetro do grão uma vez conhecidos, além do tempo de acumulação
Tabela 4.15 Superficies Específicas Se
Curva
graduaçãoSe grãosSe faixasSe m2/N
(1)
(2)(3)(4)(5)
1
0,80 Jlm185 a 49,3 a 0,628,2
2
100/600 Jlm16 a 0,50,8 a 0,13,1
3
0,015/9,5 mm16 a 0,030,3 a °1,4
4
0,6/19 mm0,3 a 0,02° a 0,020,03
5
38/76 mm0,0040,0040,004
AGREGADOS /101
do sedimento, a viscosidade e a densidade do líquido adotado à temperatura do ensaio, bem
como a densidade do material do grão. Pode-se, desta maneira, calcular as porcentagens de
grãos extremamente finos: diâmetros da ordem de cinco micrometros (ver NBR 7181).
4.5.10. Teor de Umidade. Chama-se teor de umidade de um agregado a relação entre a massa
de água absorv ida pelo agregado e preenchendo total ou parcialmente os vazios, e a massa desse
mesmo agregado quando seco. O ensaio para detenninar o teor de umidade consta, em síntese,
do seguinte: a amostra cujo peso é previamente detenninado é secada em estufa até peso
constante, isto é: até que duas pesagens, espaçadas não menos de duas horas, não difiram entre
si mais de 0,1 %. A diferença dos pesos da amostra. antes e depois de secada, expressa em
porcentagem do peso da amostra seca. é o teor de umidade do agregado.
Os vazios do agregado miÚdo podem-se tornar parcial ou totalmente cheios de água.
Se parcialmente cheios, o agregado diz-se úmido; se completamente cheios, o agregado
diz-se saturado. Nos agregados miÚdos. os tamanhos dos vazios podem ser da ordem, ou
até menores, que a espessura de película de água de absorçâo: água que adere às superfícies
dos grãos. Por isso, o agregado pode ter seus grãos afastados uns dos outros pela película de
água. É o fenômeno do inchamento. Nos agregados graÚdos, os tamanhos dos vazios são
muito maiores que a espessura da película de água. não ocorrendo o inchamento. Ver em
4.5.12 a descrição dos efeitos da umidade na areia.
4.5.11. Umidade Superficial. É a água absorv ida pe los grãos dos agregados miúdos. O
ensaio é feito segundo a NBR 9775 empregando-se um frasco graduado especial
denominado frasco de Chapman. Por meio dele, mede-se o volume e, conseqüentemente,
fica-se conhecendo o peso da água absorvida. Esse peso, expresso em porcentagem do peso
do agregado seco, é o teor de umidade superficial. Para executar o ensaio é preciso conhecer
previamente a massa específica ábsoluta dos grãos da amostra e ensaiar (NBR 9776).
4.5.12. Absorção de Água. A abson,'ão de água é devida aos poros existentes no material
dos grãos. Trata-se, nos ensaios, de medir a quantidade de água absorvida que, conforme as
normas NBR 9937 e 9777, exprime-se pelo teor de água absorvida no estado "saturado*
superfície seca", sss, em porcentagem do peso da amostra seca. A determinação se faz pelo
método descrito em 4.5.1. Com as anotações lá adotadas, a absorção é dada por: a = (B-A)/ A.
No exemplo já citado: a = (2697-2687)/2687 = 0.004 ou: a absorção de água é de 0,4% do
peso do agregado seco.
4.5.13.lnchamento. Dá-se o nome de inchamento ao aumento de volume que sofre a areia
seca ao absorver água. O procedimento para determinação do inchamento é, em síntese, o
seguinte: a amostra é previamente secada em estufa, sendo seus pesos específicos aparentes
determinados para diversos teores de umidade. Para cada teor de umidade é calculado o
coeficiente de inchamento, isto é: a relação entre o volume Vh do agregado com teor de
umidade h% e o volume do mesmo agregado quando seco,