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28/6/2011 1 AGREGADOS Por definição, o agregado é um material granular, proveniente das rochas, de dimensões adequadas para o uso em engenharia; Embora em várias bibliografias sobre o assunto encontre- se a definição de agregado como quimicamente inerte, este é um pensamento errôneo sobre o material; Inerte é um material que não é dotado de atividade ou que não é facilmente modificado por ação química (segundo Michaelis) id4618921 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com Cliente Realce 28/6/2011 2 Alguns agregados para uso em concreto possuem atividade e são modificados por reações químicas, dando origem a alterações graves na durabilidade do concreto; A utilização dos agregados na engenharia pode ser, entre outras : Na confecção de argamassas e concretos; Na base de pavimentação; Em drenos; Na adição para melhoramento de solos; Em lastros de ferrovias; Em gabiões (elementos de contenção de arrimos). Técnica: Reduzem a retração; Proporcionam maior resistência à abrasão; Têm maior resistência mecânica que o aglomerante. Econômica: Possuem custo mais baixo por volume que o aglomerante. Cliente Realce 28/6/2011 3 Areia: Material natural que passa na peneira n.º 4 (malha quadrada 4,8 mm); Seixo rolado: Material natural que é retido na peneira n.º 4 (4,8 mm); Pedra britada: Material artificial de pedra britada que é retido na peneira n.º 4 (4,8 mm); Pedrisco: Material artificial (britado) que passa na peneira 3/8 (malha quadrada 9,5 mm) e fica retido na peneira n.º 4 (4,8 mm); Areia artificial ou areia de pedra: Material artificial (pedra britada) que passa na peneira n.º 4. Filler: Material que passa na peneira n.º 200 (malha quadrada 0,075 mm); Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 4 Material Densidade Taxa de ruptura à compressão (MPa) Taxa de ruptura à flexão (MPa) Módulo de elasticidade (MPa) Granito 2,7 90 30 34000 Basalto 2,9 140 - 180 33 - 80 34 a 80000 Gnaisse 2,8 90 - 110 - 46 a 66000 Calcário 2,8 160 20 74000 Arenito 2,3 2,7 50 - 180 19 20000 Hematita 4,5 5,3 - - - Argila expandida 0,4 35 - - Tabela 1 Matérias primas para agregados. Matérias primas para agregados artificiais Quanto à origem: Naturais: Areias; Seixos; Artificiais: Brita Pó de pedra Argila expandida Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 5 Quanto à densidade: Leves: Possuem massa unitária (massa/volume aparente) menor que 1 g/cm3 e são usados na confecção de concretos e argamassas de baixo peso específico e baixa condutibilidade térmica; Exemplos: pedra pome; vermiculita; argila expandida; cinzas volantes sinterizadas. Normais: Possuem massa unitária entre 1 e 2 g/cm3. Exemplos: brita comum; areia; seixos. Pesados: Possuem massa unitária maior que 2 g/cm3. São usados principalmente como barreira de raios X e emissões radioativas; Exemplos: barita; magnetita; limonita. Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 6 Quanto ao tamanho: Agregado miúdo: Material passante na peneira n.º 4 (malha quadrada de 4,8 mm); Agregado graúdo: Material retido na peneira n.º 4. Agregados naturais: A extração pode ser direta a céu aberto ou em minas (subterrânea); Na maioria dos casos, por viabilidade econômica, a não ser para agregados especiais, a exploração das pedreiras é feita à céu aberto; Após a extração pode ser feita lavagem com água, com uma posterior classificação por peneiras. Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 7 Agregados artificiais: Exploração de pedreiras com o desmonte da rocha por explosivos; As pedras maiores são reduzidas por britadores; Quanto menor a brita a ser obtida, maior o consumo de energia necessário; Em média, para a obtenção de uma brita com a metade do diâmetro de uma outra, gasta-se o dobro de energia. Lay-out típico de uma central de britagem: PEDREIRA DESMONTE DA ROCHA POR EXPLOSIVOS BRITADOR PRIMÁRIO PULMÃO (depósito) BRITADOR SECUNDÁRIO (girosférico) 1º CONJUNTO DE PENEIRAS 2º CONJUNTO DE PENEIRAS PÓ DE PEDRA PEDRISCOBRITA 1 BRITA 2BRITA 3 Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 8 De mandíbulas: Duas superfícies planas, com ranhuras, uma móvel e outra fixa que mastigam as pedras; É o tipo quase sempre usado como britador primário , ideal para trabalhos muito duros. Britador de mandíbulas. 28/6/2011 9 De cones giratórios ou girosféricos: São dois cones, um inferior fixo e outro superior invertido que gira excentricamente, com um afastamento controlado em relação ao primeiro, que tritura as pedras; É o tipo de britador mais eficiente e mais usado, geralmente como britador terciário e quaternário. Britador de cones giratórios ou girosféricos. 28/6/2011 10 De rolos: As pedras são forçadas a passar entre dois rolos que giram com um determinado afastamento, que quebram fazendo a britagem; Só é utilizado para britagem de materiais mais moles. De martelos: Neste tipo de britador as pedras entram em um cilindro, com orifícios do tamanho da graduação desejada e um conjunto de martelos atua radialmente, do centro para fora, partindo as rochas; Não é muito comum encontrá-los em centrais de britagem, embora funcione bem como britador terciário ou quaternário, para rochas com planos de clivagem significativamente frágeis. 28/6/2011 11 Britador de martelos. Cilíndricas ou rotativas: Um conjunto de peneiras circulares que giram, com o material passando primeiro nas malhas mais finas e posteriormente nas de malhas mais grossas; Este tipo de peneira possui dois inconvenientes: as pedras grandes danificam rapidamente as peneiras finas e a substituição de peneiras circulares é mais complexa. 28/6/2011 12 Peneira cilíndrica rotativa. Planas vibratórias: Conjunto de peneiras planas que vibram, com o material passando primeiro nas peneiras mais grossas; As peneiras podem ser horizontais ou inclinadas; É o tipo de peneira mais eficiente e de menor manutenção. 28/6/2011 13 Peneira plana vibratória. Agregados miúdos são os materiais passantes na peneira de abertura 4,8 mm (n.º 4). Podem ser de areia natural quartzosa ou de pedrisco. Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 14 É a quantidade de massa de uma amostra, dividida pelo seu volume real; No volume real não se consideram os vazios permeáveis dos grãos e os espaços entre os mesmos, o volume que conta é o volume realmente ocupado pelo material sólido do agregado; A umidade não influencia o volume real de um agregado. A determinação do volume real ocupado pelo agregado é um tanto complicada, mas pode ser feita por uma série de equipamentos, como picnômetros, balanças hidrostáticas e frasco de Chapmann; O valor mais comum de massa específica para os agregados miúdos é de aproximadamente 2,65 g/cm3; Quando não for possível a medição, pode-se adotar este valor. 28/6/2011 15 É o quociente entre a massa de uma amostra e seu volume aparente; Para o volume aparente, conta-se todos os vazios e espaços entre os grãos; O volume considerado é o volume total do recipiente que a amostra preenche; Um valor comum para a massa unitária das areias varia em torno de 1,4 g/cm3. A massa unitária é muito importante no cálculo do traço dos agregados e é muito influenciada por alguns fatores tais como o modo de preenchimento do recipiente pelo agregado, incluindo aqui a altura da qual o agregado é lançado sobre o recipiente, e a forma e o volume total do recipiente, que deve ter no mínimo 15 litros e ser de formato paralelepipédico. Cliente Realce 28/6/2011 16 O conhecimento do teor de umidade de um agregado miúdo é muito importante para o seu estudo e para o cálculo do traço. Isto porque a quantidade de água "carregada" em conjunto com os agregados miúdos influencia na relação água/cimento (a/c). O agregado miúdo é classificado pelo teor de umidade como : Seco em estufa : sem umidade alguma por aquecimento a 110º C por 6 horas; Seco ao ar : sem umidade superficial no grão, só umidade interna dos mesmos; Saturado com superfície seca : sem umidade superficial no grão, mas com o interior completamente saturado; Saturado : com água livre na superfície dos grãos. 28/6/2011 17 Chamamos de fator de correção o n.º K que multiplicando o peso de uma amostra úmida fornece o peso da amostra seca. Ps = K × Ph h= Ph Ps . 100 Ps onde h = teor de umidade logo: K= 100 100 + h A determinação do teor de umidade pode ser feita pelos seguintes meios: Secagem em estufa por 6 horas a 105 - 110º C; Secagem por aquecimento ao fogo (em frigideiras); Frasco de Chapmann; Medida indireta pelo peso unitário; Medida por aparelhos especiais. 28/6/2011 18 O teor de umidade presente no estado saturado com superfície seca é denominado teor de absorção; Este teor normalmente é muito baixo, podendo atingir 2 % em casos excepcionais; Os ensaios de absorção de água são executados conforme a NBR 9937/; O frasco de Chapmann pode ser utilizado para a realização de dois ensaios: determinação da umidade e determinação da massa específica. Para a determinação da umidade são colocados 200 cm3 de água no frasco. Em seguida coloca-se 500 g de areia úmida, agitando-se para a retirada do ar, e faz-se a leitura (L) na graduação do frasco. A umidade é determinada pela fórmula: h= 100[500-(L-200 ã)] ã(L 700) Onde : h = teor de umidade em % ; L = leitura na graduação do frasco; g = massa específica real da areia. 28/6/2011 19 Para determinar a massa específica real da areia, a fórmula usada é: ã = 500 L 700 A areia, devido à sua forma de extração e armazenamento, invariavelmente é recebida e está sempre úmida nos canteiros de obras; Entretanto, a umidade influencia de forma importante o peso aparente da areia; A água aderente aos grãos pela tensão superficial provoca o afastamento entre os mesmos, podendo acrescentar volume em até cerca de 40 % à areia. 28/6/2011 20 Conforme podemos observar no gráfico da curva de inchamento, o ponto de inchamento máximo acontece com teores de umidade entre 4 e 6 %; Após esse limite, com a saturação da areia os grãos vão ficando submersos e o efeito da tensão superficial desaparece; A areia vai perdendo volume com o aumento do teor de umidade; Gráfico da curva de inchamento 28/6/2011 21 Para finalidades práticas é interessante a execução de ensaios de inchamento, porque possuindo a curva e sabendo o valor de inchamento de uma amostra (verificação muito simples), podemos deduzir o teor de umidade; Ao teor de umidade de máximo inchamento chamamos Teor de Umidade Crítica; O coeficiente de inchamento é dado pela relação entre os volumes Vh e Vo (volume úmido e seco) : Vh = Puo x (100 + h) Vo h 100 Onde: Vh = Ph Vo = Po Puh Puo V h = volume úmido V o = volume seco P h = peso úmido P o = peso seco Puo = peso unitário específico aparente seco Puh = peso unitário específico aparente úmido Vh/Vo = coeficiente de inchamento 28/6/2011 22 A composição granulométrica de um agregado miúdo são as porcentagens de pesos dos diferentes tamanhos dos grãos que se encontram constituindo a amostra; A granulometria de um agregado miúdo tem enorme importância nas propriedades das argamassas e concretos, e é determinada pelo peneiramento da amostra; É importante, para obter-se uma boa representatividade da areia, fazer a coleta das amostras com um certo critério; Onde quer que seja feita a coleta da amostra, ela deve ser executada (conforme NBR 7216) em frações de diversos pontos do material (no caso de depósitos: a várias profundidades e locais, em silos: na boca e no topo em várias descargas e posições, etc.) que constituirão, ao final, a amostra. Depois da coleta nos diversos pontos, as frações devem ser homogeneizadas para compor a amostra a ser ensaiada. 28/6/2011 23 O ensaio de peneiramento deve ser feito com uma amostra de no mínimo 1 kg, seco ao ar, com o uso da série normal de peneiras. A série normal de peneiras para agregados miúdos pela NBR 5734/88 consta na tabela: Peneira # n° Abertura nominal (mm) 4 4,8 8 2,4 16 1,2 30 0,6 50 0,3 100 0,15 Série normal de peneiras. No Brasil e nos EUA as peneiras são de malha quadrada, enquanto que na França e Alemanha a malha é circular; As peneiras da norma americana possuem suas malhas graduadas em frações de polegadas; A norma brasileira possui uma tolerância quanto à abertura das malhas, o que permite para os ensaios brasileiros a utilização de peneiras americanas, sendo que a recíproca não é verdadeira (alguns ensaios correntes executados no Brasil são da norma americana). 28/6/2011 24 Após o final do ensaio, calcula-se as % de pesos retidas e acumuladas; Com essas porcentagens podemos definir o Módulo de Finura e o diâmetro máximo do agregado; O Módulo de Finura é o somatório das porcentagens acumuladas dividido por 100, e decresce à medida que o agregado vai tornando-se mais fino (não somar o fundo para o cálculo do M. F.); O diâmetro máximo do agregado é a abertura da malha da peneira na qual a porcentagem acumulada for igual ou imediatamente inferior a 5 %; Este último conceito é mais importante para os agregados graúdos. Impurezas de material pulverulento: O material pulverulento presente nos agregados é formado por partículas de argila (menores que 0,002 mm) e partículas de silte (tamanhos entre 0,06 e 0,002 mm). Impurezas orgânicas: O húmus prejudica a pega e o endurecimento da massa, impedindo a boa aderência do cimento com os grãos do agregado e gerando massas com resistência reduzida, pois os ácidos formados pela sua decomposição atacam a pasta de cimento, que é básica. 28/6/2011 25 Outras substâncias nocivas: Podem ser : - Torrões de argila possuem baixíssima resistência mecânica e o limite máximo está fixado em 1,5 % ; - Gravetos decompõe-se rapidamente gerando vazios e acidez; - Sais, sulfatos e cloretos são higroscópicos, causam eflorescências e são expansivos, atacando as armaduras de aço; os sulfatos prejudicam também a durabilidade e a resistência. São provenientes da britagem de pedras. Os melhores tipos de rochas são as silicosas como o granito; Em geral as rochas britadas geram grãos muito compridos como as agulhas provenientes do basalto, possuindo uma absorção de água muito maior que as areias naturais, fatores estes que degradam muito a trabalhabilidade das massas; Outro problema é o excesso de material pulverulento; As areias artificiais são muito usadas em concretos betuminosos e misturadas com areias naturaisem argamassas e concretos. Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 26 São explicitados nas normas : NBR 7218/87, NBR 7219/87, NBR 7220/82 e NBR 7221/82; O resultado do ensaio de qualidade é expresso pelas resistências médias à compressão aos 3, 7 e 28 dias dos corpos de prova confeccionados com a amostra da areia, comparativamente aos confeccionados com areia normal; Em geral considera-se aceitável a areia cuja média das resistências dos cps não for inferior a 90 % da média das resistências obtidas nos cps feitos com areia normal. O ensaio de resistência à compressão em argamassas de cimento Portland, executado conforme a NBR 7215/91, introduz a utilização de uma areia padrão, cuja origem, características de granulometria e de beneficiamento são fixas; A NBR 7214/82 define a areia normal como sendo o material quartzoso extraído do Rio Tietê, na região do município de São Paulo, produzida e fornecida pelo IPT; 28/6/2011 27 As frações granulométricas estão definidas na tabela: Material retido entre as peneiras (# mm) Denominação % em peso da areia normal 2,4 e 1,2 Grossa 25 % 1,2 e 0,6 Média grossa 25 % 0,6 e 0,3 Média fina 25 % 0,3 e 0,15 Fina 25 % Frações granulométricas da areia normal. É o material que fica retido na peneira no 4 (abertura 4,8 mm); Pode ser natural, como os seixos, ou artificial, como brita, argila expandida, etc; As melhores britas são provenientes de granito, basalto e gnaisse, mas também são admitidos diorito, gabro, diabásio, calcário, quartzito e arenito. Cliente Realce Cliente Realce Cliente Realce 28/6/2011 28 Os seixos são arredondados, enquanto as britas possuem forma angular, com arestas vivas e faces mais ou menos planas; A forma geométrica dos grãos é importante na qualidade características dos concretos; Quanto mais próximo da forma esférica, melhor para a trabalhabilidade e para o custo, porém considera-se um defeito dos seixos o fato de sua superfície ser muito lisa e arredondada, fatores pelos quais não recomenda-se o seu uso em concretos de alta resistência. A massa unitária para os agregados graúdos é o peso aparente, incluindo os vazios no cálculo do volume; Neste caso a umidade pouco influi, pois nos agregados graúdos não há o fenômeno do inchamento, a umidade de absorção é desprezível e a capacidade de retenção de umidade é mínima; A massa unitária é importante para o cálculo do traço dos concretos e das massas. 28/6/2011 29 As rochas devem ser o máximo possível inertes quimicamente, a fim de gerarem agregados duráveis; Resistência aos sulfatos: São análises relativas à característica do material deteriorar-se quando submetido a ciclos de gelo e degelo; Não possui grandes aplicações no Brasil; Resistência à reação álcali-agregado: Os agregados não devem apresentar condições de uma possível reação com álcalis; Se houver reação, haverá formação de gel higroscópico, com possível expansão e fissuração do concreto. O estudo da granulometria para os agregados graúdos não tem a mesma importância que para os agregados miúdos; O módulo de finura é calculado da mesma maneira que para o agregado miúdo, ou seja, a soma das porcentagens acumuladas nas peneiras da série normal dividida por 100 (incluir aqui também as peneiras dos agregados miúdos); O conceito de diâmetro máximo também é o mesmo; Cada central de britagem possui as suas peneiras, das quais surgem diversas britas comerciais : pedrisco, britas 1 a 4 e pó de pedra. 28/6/2011 30 A NBR 6118, que regulamenta os diâmetros máximos dos agregados para uso em concreto armado, estabelece que estes não deverão ser maiores que : 1/3 da menor espessura da laje; 1/4 da largura das vigas; 12 da distância vertical entre as barras das armaduras; 0,8 da distância horizontal entre as barras de armadura; 1/3 do diâmetro da tubulação de bombeamento. Os agregados não devem conter substâncias nocivas que prejudiquem as reações e o endurecimento do aglomerante; Os limites fixados pelas normas NBR 7218/87 e NBR 7219/87 , em % de peso, são os seguintes: Torrões de argila: - em concretos em que a aparência é importante = 1 %; - em concreto submetido a desgaste superficial = 2 %; - nos demais casos = 3 %; Material pulverulento = 1 %; Materiais carbonosos = 0,5 a 1 %. 28/6/2011 31 É a tendência do material a desagregar-se quando submetido à tensão, mesmo que moderada; O ensaio que mede este conceito é o de Abrasão Los Angeles (NBR 6465/83), que consiste em colocar a amostra do agregado em uma máquina semelhante a um moinho de bolas (um cilindro com 710 mm de diâmetro e comprimento de 510 mm) que girando a 30 R.P.M. por 500 voltas, gera abrasão com esferas de aço (de diâmetro 47,6 mm e 400 g cada), triturando parte do material; O resultado do ensaio de abrasão Los Angeles é expresso em porcentagem do peso da amostra que passa na peneira de abertura 1,68 mm (inclusive com a lavagem do pó). O resultado da perda, para agregados usados em concreto armado, não deve ser superior a 50 %. Granitos, por exemplo, geram uma perda de 20 a 25 %. O agregado graúdo, para ter proveito na utilização em concretos, deve ser : Resistente mecanicamente (mais que o aglomerante); Durável e inerte quimicamente; Possuir um mínimo de impurezas; Possuir menos de 15 % de grãos lamelares; Possuir perda no ensaio de abrasão Los Angeles menor que 50 %; De boa composição granulométrica.
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