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MATEIRAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Prof. Eng. Glauber Beirão de Souza MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Capítulo 15 - Rocha como material de construção. Livro do IBRACON de Geraldo Isaia Cechela. Vol1. Capítulo 04 - Agregados. Livro Materiais de construção, de L. A. Falcão Bauer. Vol. 1. Site http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=31&Cod=43 MEHTA, P.K & MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura,propriedades e materiais.São Paulo, PINI: 1994. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Rocha: ◦ Material natural consolidado da crosta terrestre, formado essencialmente de minerais. Pedra: ◦ Rocha que, apresentando alta Resistência mecânica e à intempéries, pode ser usada em obras de Engenharia Civil. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Agregados - São fragmentos de rochas, denominado popularmente de “pedras”. ◦ Material granular, sem forma ou volume definidos; geralmente inertes, e, com propriedades adequadas para uso em obras de Engenharia. ◦ Ex: blocos, pedras, seixos rolados, britas, pedriscos, areias etc. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados o Alvenarias o Pisos o Meio-fio o Calçamento de ruas o Muros de contenção o Lastro das vias férreas o Concretos asfálticos o Agregados para argamassas e concretos o construção de pavimentos MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados o Material relativamente barato se comparado ao cimento e de atividade química praticamente nula. o Simplesmente um material “barateador” dos concretos e argamassas? ◦ Além do aspecto econômico ele dá ao concreto vantagens significativas maior estabilidade dimensional e maior durabilidade do que a pasta de cimento pura. ◦ De 60% a 80% do volume do concreto é agregado. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados o Foco econômico custo inferior ao cimento, ocupam cerca de 60 a 80% do volume do concreto. o Foco técnico influenciam nas propriedades do concreto no estado fresco e endurecido ◦ Trabalhabilidade; ◦ Retração por secagem; ◦ Propriedades mecânicas (CAD); ◦ Desgaste por abrasão. o Foco ecológico pesquisas de resíduos dos mais diversos tipos como agregados, em concretos e argamassas MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Quanto à Origem Naturais Usados na forma em que são encontrados na natureza. o Areia de rio, areia de cava, pedregulho, seixo rolado, cascalho, etc. Industrializados Usados após o beneficiamento do homem. o Ex: Areias e pedras provenientes do processo de britamento de rochas ou processos especiais de produção. o Pedra britada, areia artificial, argila expandida, etc. argila expandida MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Quanto à Origem Reciclados oriundos de resíduos (de construção e demolição), passam por processos de britagem e graduação. Resíduos industriais granulares com propriedades adequadas para uso. Ex: escória de alto forno MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Quanto à massa específica (Kg/m³): ◦ Agregados Leves (< 2000 Kg/m3) argila expandida; escória granulada ◦ Normais (2000 Kg/m3 a 3000 Kg/m3) calcário; gnaisse; basalto,granito; ◦ Pesados (>3000 Kg/m3) magnetita (5170 Kg/m3 ); hematita (4900-5300 Kg/m3); barita (4500 Kg/m3) Leves Normais Pesados Vermiculita Areia Minérios de ferro Argila expandida Seixo rolado Minérios de bário Poliestireno expandido Pedra britada Sucata metálica MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Quanto às Dimensões ◦ Miúdo é o agregado cujo os grãos passam pela peneira de malha 4,8 mm e ficam retidos na peneira com abertura de 0,075 mm. Exemplo: areia. Ensaio (NBR NM 248:2003) ◦ Graúdo é o agregado cujos os grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira de malha 4,75 mm . (NBR NM 248:2003).Exemplos: cascalhos e britas MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Quanto às Dimensões Agregado Graúdo Agregado Miúdo Mesh Normal Intermediária 76 mm 64 mm 50 mm 38 mm 32 mm 25 mm 19 mm 12,5 mm 9,5 mm 6,3 mm n.º 4 4,8 mm n.º 8 2,4 mm n.º 14 1,2 mm n.º 28 0,6 mm n.º 48 0,3 mm n.º 100 0,15 mm MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados o Dependentes da porosidade: massa específica aparente, absorção de água, resistência, módulo de elasticidade e sanidade; o Dependentes da composição química e mineralógica: resistência, módulo de elasticidade, substâncias deletérias presentes e cargas elétricas; o Dependentes das condições prévias e condicionantes de fabricação: tamanho, forma e textura das partículas. MEHTA & MONTEIRO (1994) MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados o Características físicas e mecânicas compatíveis com o tipo de concreto a ser produzido: ◦ Resistência à compressão; ◦ Resistência à abrasão; ◦ Módulo de Elasticidade. o Características homogêneas, dentro de certos limites, garantidas por processos de extração e beneficiamento controlados; o Características química e mineralógica estáveis (ou de mínima reatividade), com produtos de hidratação do cimento, com a água ou o ar. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Quanto a vértices e arestas: ◦ Arredondadas; ◦ Angulosas. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Quanto às dimensões: ◦ Equidimensionais; ◦ Lamelares ou achatadas (comprim. ou larg. >> espessura.); ◦ Alongadas (comprimento >> largura e espessura). Forma das Partículas (NBR 7389) ◦ É preferível agregados de forma arredondadas. ◦ Formas lamelares e desproporcionais devem ser evitadas. ◦ Índice de forma mínimo, 0,5. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Composição granulométrica Granulometria contínua o Maior trabalhabilidade o Menor consumo Granulometria descontínua o Maior resistência Granulometria uniforme o Maior consumo de água Dimensão máxima: ◦ Limites operacionais relativos ao transporte e lançamento do concreto. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Formas dos Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Agregado Graúdo: o O mais arredondado e liso maior plasticidade (propriedade de um corpo mudar de forma ) e menor aderência entre os agregados o O mais Lamelar maior consumo de cimento, areia e água, menor resistência o Os melhores agregados são os cúbicos e rugosos. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Agregado Miúdo: o Areia natural tem grãos cubóides, superfície arredondada e lisa, o A areia industrializada possui superfícies angulosas e irregulares. o As Argamassas de revestimentos se preparadas com areia industrializada, ficam tão rijas que não se podem espalhar com a colher (argamassas duras). MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados O agregado de granulometria contínua apresenta todas as frações em sua curva de distribuição granulométrica sem mudanças de curvatura (ideal da norma). o Mínimo de vazios do agregado, ou máx. de compacidade o Maior trabalhabilidade (peq. tendência à segregação) o Menor consumo de cimento A granulometria contínua é a que conduz a concretos mais trabalháveis: Granulometria Ótima ≡ Granulometria Contínua MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados o O de granulometria descontínua apresenta ausência de uma ou mais frações, em sua curva de distribuição granulométrica, mas obtém concretos de grande densidade e elevada resistência, com menor consumo de cimento que nos concretos usuais. Pequena trabalhabilidade e fortetendência a segregação, sendo necessário adensá-los com vibradores de grande potência. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Granulometria uniforme (maior índice de vazios) Maior consumo de água. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Superfície Áspera e cheia de Vazios Superfície com Textura Lisa e Compacta MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Ensaios de caracterização dos Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Composição Granulométrica - proporção relativa das massas dos diferentes tamanhos dos grãos que constituem o agregado, expressa em percentagem. Determina-se por peneiramento, a partir de uma série de peneiras de abertura padrão (séries normal e intermediária) Representa-se graficamente pela porcentagem de material retida ou passante acumulada nas peneiras NBR 7217 (cancelada) Análise granulométrica de agregados. NBR 7216 NM 26:2009 Amostragem de agregados NBR NM 248:2003 Agregados - Determinação da composição granulométrica ABNT NBR ISO 3310-1:2010 Peneiras de ensaio MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Mesh Normal Intermediária 75 mm 63 mm 50 mm 37,5 mm 31,5 mm 25 mm 19 mm 12,5 mm 9,5 mm 6,3 mm n.º 4 4,75 mm n.º 8 2,36 mm n.º 14 1,18 mm n.º 28 600 µm n.º 48 300 µm n.º 100 150 µm Agregado Graúdo Agregado Miúdo MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Curva granulométrica - representação gráfica das percentagens retidas acumuladas em cada peneira em relação à dimensão da abertura de sua malha. A percentagem retida acumulada (escala natural – eixo ordenada) e a abertura da peneira (abscissa em escala logarítmica). MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Soma das percentagens retidas acumuladas, em massa de agregado, em todas as peneiras da série normal, dividida por 100. O módulo de finura é uma grandeza adimensional e deverá ser apresentado com aproximação de 0,01. Fonte: NBR-7211 (ABNT, 1983). MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Dimensão máxima característica abertura, em mm, da peneira a qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou inferior a 5%, em massa. Módulo de finura (Módulo de Abrams): Soma das porcentagens retidas, acumuladas, na série normal de peneiras, dividida por 100. Peneiras (mm...µm) Massa retida (g) % retida % acumulada 9,5 0 0 0 6,3 0 0 0 4,75 30 3 3 2,36 260 26 29 1,18 200 20 49 600 190 19 68 300 150 15 83 150 100 10 93 Fundo 70 7 100 Massa final (g) 1000 Dimensão máxima característica 4,8 mm Módulo de finura 3,25 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Fonte: MOTA (2006) MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Limites granulométricos de agregado miúdo - NBR 7211:2009 (estas limitações são interessantes, pois influenciam na trabalhabilidade e no custo do concreto convencional). ABNT Zona ótima 1) Zona ótima 1) 9,5 mm 0 0 0 0 6,3 mm 4,75 mm 2,36 mm 1,18 mm 600µm 300µm 150 µm 1) O módulo de finura na zona ótima varia de 2,2 a 2,9 2) O módulo de finura na zona utilizável inferior varia de 1,55 a 2,2 3) O módulo de finura na zona utilizável superior varia de 2,9 a 3,5 Zona utilizável 2) Limites inferiores Limites superiores Zona utilizável 3) 0 0 0 7 0 0 5 10 0 10 20 25 5 15 85 50 20 35 65 90 30 55 85 95 50 70 95 100 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Areia muito grossa podem produzir misturas de concreto ásperas e não trabalháveis; Areias muito finas Aumentam o consumo de água, e, para manter constante a relação a/c, precisaria de um maior consumo de cimento (não econômico). Areia Grossa Areia Fina MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Limites granulométricos para o agregado graúdo. (NBR 7211:2009) MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MASSA RETIDO mm Pol/ Nº g % % 76 3" 0,00% 0,00% 64 2 1/4" 0,00% 0,00% 50 2" 0,00% 0,00% 38 1 1/2" 0,00% 0,00% 32 1 1/4" 0,00% 0,00% 25 1" 0 0,00% 0,00% 19 3/4" 320 6,40% 6,40% 12,5 1/2" 3760 75,20% 81,60% 9,5 3/8" 680 13,60% 95,20% 6,3 1/4" 220 4,40% 99,60% 4,8 Nº 4 20 0,40% 100,00% 2,4 Nº 8 0,00% 100,00% 1,2 Nº 16 0,00% 100,00% 0,6 Nº 30 0,00% 100,00% 0,3 Nº 50 0,00% 100,00% 0,15 Nº 100 0,00% 100,00% 0 0,00% 5000 100,00% FUNDO TOTAL AGREGADO GRAÚDO PENEIRA RETENÇÃO ACUMULADO ABERTURA MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Zonas granulométricas para o agregado graúdo ◦ Distribuição granulométrica equilibrada: Misturas de concreto mais trabalháveis; Economia, Estrutura mais fechada da massa do concreto, diminuindo o índice de vazios Análises: critério ◦ 2 amostras mesmo diametro máximo ◦ Valores % retidos, não devem diferenciar mais que 4% entre si ◦ % retido no fundo não deve ser maior que 0,3% da massa inicial. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Análises a serem feitas: ◦ Construção da curva granulometrica ◦ Dmax ◦ MF ◦ Para areia: fina, média, grossa? ◦ De acordo com as curvas granulométricas o agregado se encaixa nas faixas recomendadas pela norma? MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Relação entre a massa de água absorvida pelo agregado, preenchendo total ou parcialmente os vazios, e a massa deste mesmo agregado seco, expressa em porcentagem. 100* sM MM h sh MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Seco em estufa – toda água evaporável foi eliminada por aquecimento a 100 °C . Seco ao ar – condição na qual se colocado ao ar, ocorre o equilíbrio com a umidade ambiente . Saturado com superfície seca (SSS) – Quando todos os poros estão preenchidos e não há uma película de água na superfície. Absorção e umidade Seco em estufa Seco ao ar Saturado sup. seca Saturado sup. molhada água livre absorção efetiva absorção umidade superficial umidade total MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Capacidade de absorção – quantidade de água necessária para levar o agregado da condição seca em estufa à condição SSS. Absorção efetiva – quantidade de água necessária para levar o agregado da condição seca ao ar à condição SSS. Umidade superficial – quantidade de água presente no agregado além daquela requerida para alcança a condição SSS. Absorção e umidade Seco em estufa Seco ao ar Saturado sup. seca Saturado sup. molhada água livre absorção efetiva absorção umidade superficial umidade total MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Importância – ◦ Água deverá ser medida para corrigir a quantidade de areia no traço e descontar da água de amassamento ◦ Assim confirma a relação água/cimento com exatidão do concreto ou argamassa. Umidade superficial ◦ Aderida à superfície dos grãos ◦ Inchamento MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Os resultados não devem diferir entre si de mais do que 0,5 % MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Massa do agregado no estado em que vai ser utilizado (Mh); aquece-se em frigideira até que a areia fique totalmente seca (Ms); ; 100* sM MM h sh MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Métodos para determinar a umidade Speedy moisture tester ◦ base na reação química da água existente em uma amostra com o carbureto de cálcio, realizada em ambiente confinado. ◦ O gás acetileno ao expandir-se gera pressão proporcional à quantidade deágua existente no ambiente. A leitura dessa pressão em um manômetro permite a avaliação do teor de umidade de amostras. CaC2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Frasco de Chapman A umidade superficial do agregado miúdo (w) pelo frasco de Chapman é dada pela expressão: onde: w = teor de umidade µ = massa específica do agregado miúdo L = leitura final no frasco de Chapman. Os resultados não devem diferir entre si de mais do que 0,5 % Média – 2 determinações MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Fenômeno de variação do volume aparente provocado pela adsorção da água livre pelo grão de agregado que incide sobre sua massa unitária – afastamento dos grãos Para traços de concreto dosados em volume é de grande importância, pois corrige a alteração do volume da areia com a umidade. Inchamento máximo: teor de umidade de 4% a 7%, Umidade crítica: teor de umidade acima da qual o coeficiente de inchamento pode ser considerado constante e igual ao coeficiente de inchamento médio. Coeficiente de inchamento médio – Valor médio entre o coeficiente de inchamento máximo e aquele correspondente a umidade crítica MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados • Coeficiente de inchamento • Inchamento em % s sh V VV I 100*)( s sh V VV I ) 100 100 ( h V V h s s h • Inchamento MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados 1,00 1,04 1,08 1,12 1,16 1,20 1,24 1,28 1,32 1,36 0 2 4 6 8 10 12 14 Umidade, % R e la ç ã o V h /V s Umidade crítica hcrit = 4,8% CIcrit= 1,29 CImax=1,31 30,1 s h V V Inchamento da areia MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Massa específica - A massa específica de uma substância é a razão entre a massa e o volume da substância. μ=m/V (Kg/m3) É empregado quando temos corpos homogêneos. Ex: Brita. Densidade absoluta - de um corpo é a razão entre a massa e o volume do corpo. μ=m/V (Kg/m3) O conceito de densidade absoluta é empregado quando temos corpos heterogêneos. Ex: Concreto MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Massa específica do agregado na condição saturado superfície seca (Norma atual - NBR NM 52:2009) Calcular utilizando a fórmula seguinte: ◦ ds é a massa específica do agregado na condição saturado superfície seca, em gramas por centímetro cúbico; ◦ ms é a massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca,em gramas; ◦ ma é a massa em água da amostra, em gramas. ◦ Os resultados não devem diferir em 0,02 g/cm3 ◦ Os resultados devem ter aproximação de 0,01g/cm3 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Ou Massa unitária É a massa das partículas do agregado e que ocupam uma unidade de volume. Incluindo também os vazios. Estados solto ou compactado Em agregados utilizados na produção de concretos varia de 1,3 a 1,75 g/cm3 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Substâncias nocivas – agregado miúdo MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados São constituídas por húmus geralmente de origem vegetal. Ação nas argamassas e concretos ◦ neutralizam a água alcalina das argamassas e concretos inibindo as reações de hidratação do cimento; retardamento da pega; endurecimento lento Impurezas orgânicas Baixas resistências nas primeiras idades Cura cuidadosa MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Em filmes ◦ impedem a aderência pasta - agregado acarretando em diminuição da resistência mecânica Avaliação do teor de impurezas orgânicas nas areias ◦ (ABNT NBR NM 49:2001) - Ensaio colorimétrico ◦ ABNT NBR NM 49:2001 Errata 1:2001 - Ensaio de qualidade da areia Impurezas orgânicas MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Material pulverulento Silte ( 0,002 < f< 0,06 mm) Argila ( < 0,002 mm) ◦ Em pó preenche os vazios, aumentando a trabalhabilidade ◦ Em filmes impede a aderência do grão à pasta de cimento Determinação do teor de materiais pulverulentos ABNT NBR NM 46:2003 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Outras substâncias nocivas Argila em torrões ◦ inclusões de baixa resistência ◦ determinação pelo ABNT NBR 7218:2010 Materiais carbonáticos ◦ expandem e desagregam o concreto ◦ afetam o endurecimento do cimento ◦ determinação pela ASTM C123 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Outras substâncias nocivas Sais ◦ Cloretos revestimentos higroscópicos manchas de umidade eflorescências favorecem a corrosão das armaduras do concreto armado ◦ Sulfatos MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Ensaios Agregado Graúdo MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Rochas inertes ◦ Sem alteração química sobre o cimento ◦ Inalteráveis ao ar à água à variações de temperatura Agregado graúdo – resistência e durabilidade MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Ensaio Los Angeles ◦ Material de partida ◦ Submetido a rotação 30rpm/15min ou 30 min tambor cilíndrico com esferas de aço. ◦ Material de saída retirando a fração da massa perdida (o que passou pela peneira de 1,7 mm) MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados A análise petrográfica tem por finalidade principal determinar a composição mineralógica da rocha, quando se trata de explorar a sua ocorrência, ou julgar a resistência da pedra ao intemperismo, através da determinação de elementos prejudiciais existentes. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Aquisição ◦ Verificar nome do fornecedor, procedência (jazida), granulometria, massa unitária Recebimento ◦ Verificar presença de impurezas e materiais estranhos (cor escura indica a presença de materiais orgânicos), ◦ cubagem (volume a partir das dimensões do caminhão), comparar com amostra-padrão. ◦ A descarga deve ser feita diretamente nos depósitos MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados Armazenamento ◦ Depósito em leque com baias para cada tipo de agregado, separadas com tábuas ◦ Local seco e plano, protegido da invasão de água ◦ O vértice do leque fica perto da betoneira ◦ Espaço reservado para o consumo de uma semana MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Aula 04: Agregados De forma geral, os ensaios abrangem conforme, a saber: Granulometria (curva granulométrica - verificar se uniforme, bem graduado – contínuo e mal graduado). Mineralogia (resistência mecânica e reatividade – todo material tem sílica e, portanto, deve-se avaliar seu estado amorfo, reativo). Densidade de massa (quanto maior a compacidade do material, maior será sua resistência mecânica). Forma dos grãos e textura superficial.
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