Concreto com Pó de Pedra 0

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – DEM 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E 
ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM 
 
 
 
Formação: Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais 
 
 
 
 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO OBTIDA POR 
 
Helena Ravache Samy Pereira Schumacher 
 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO CONVENCIONAL COM PÓ 
DE PEDRA EM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL A AREIA NATURAL 
 
 
 
 
 
Apresentada em 18 / 12 / 2007 Perante a Banca Examinadora: 
 
 Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina - Presidente (UDESC) 
 Dr. César Edil da Costa (UDESC) 
 Dr. Masahiro Tomiyama (UDESC) 
 Dra. Daniela Becker (SOCIESC) 
 ii 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – DEM 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA 
E ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGEM 
 
 
 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO 
 
Mestrando: HELENA RAVACHE SAMY PEREIRA SCHUMACHER – 
Engenheira Civil 
 
Orientador: Prof. Dr. LUIZ VERIANO OLIVEIRA DALLA VALENTINA 
CCT/UDESC – JOINVILLE 
 
CARACTERIZAÇÃO DO CONCRETO CONVENCIONAL COM PÓ 
DE PEDRA EM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL A AREIA NATURAL 
 
 
 
DISSERTAÇÃO APRESENTADA PARA 
OBTENÇÃO DO TÍTULO DE MESTRE EM 
CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS DA 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA 
CATARINA, CENTRO DE CIÊNCIAS 
TECNOLÓGICAS – CCT, ORIENTADA PELO 
PROF. DR. LUIZ VERIANO OLIVEIRA DALLA 
VALENTINA 
 
 
 
Joinville 
2007 
 iii
 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC 
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT 
COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO - CPG 
 
"Caracterização do concreto convencional com pó de pedra em 
substituição parcial a areia natural" 
por 
 
Helena Ravache Samy Pereira Schumacher 
 
Essa dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de 
 
MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
na área de concentração "Cerâmica", e aprovada em sua forma final pelo 
 
CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS 
DO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA 
 
 
 
Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina 
(presidente) 
 
Banca Examinadora: Dr. César Edil da Costa 
UDESC/SC 
 
 
 
 Dr. Masahiro Tomiyama 
UDESC/SC 
 
 
 
Dra. Daniela Becker 
SOCIESC/SC 
 iv 
FICHA CATALOGRÁFICA 
 
NOME: SCHUMACHER, Helena Ravache Samy Pereira Schumacher 
DATA DEFESA: 18/12/2007 
LOCAL: Joinville, CCT/UDESC 
NÍVEL: Mestrado Número de ordem: 90 – CCT/UDESC 
FORMAÇÃO: Ciência e Engenharia de Materiais 
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Cerâmica 
TÍTULO: Caracterização do concreto convencional com pó de pedra em substituição parcial a areia 
natural 
PALAVRAS - CHAVE: Concreto, agregado e pó de pedra. 
NÚMERO DE PÁGINAS: 89 p. 
CENTRO/UNIVERSIDADE: Centro de Ciências Tecnológicas da UDESC 
PROGRAMA: Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM 
CADASTRO CAPES: 4100201001P-9 
ORIENTADOR: Dr. Luiz V. Dalla Valentina 
PRESIDENTE DA BANCA: Dr. Luiz Veriano Oliveira Dalla Valentina 
MEMBROS DA BANCA: Dr. César Edil da Costa, Dr. Masahiro Tomiyama e Dra. Daniela 
Becker. 
 
 v 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho aos meus filhos 
Victor Schumacher e Luiza Ravache 
Schumacher, pela compreensão nos 
momentos de ausência. 
 
 vi 
AGRADECIMENTOS 
 
Ao professor Dr. Luiz V. O. Dalla Valentina, meu orientador e amigo, pelo 
incentivo e motivação em tantas conversas e momentos de alegrias e tristezas em 
todas as etapas desta pesquisa. 
 
Aos professores do Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de 
Materiais da Universidade do Estado de Santa Catarina, que de forma direta ou 
indireta contribuíram para a realização deste trabalho. 
 
À professora Dra. Marilena V. Folgueras, pela sua importante colaboração na 
elaboração deste trabalho e pela ajuda em todos os momentos difíceis. 
 
À Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC e ao Programa de Pós-
graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM pela realização do 
presente trabalho. 
 
Ao Laboratório de Caracterização de Materiais do Departamento de Engenharia 
Mecânica onde foram realizadas as análises de microestrutura e composição 
mineralógica dos materiais. 
 
Ao Laboratório de Materiais de Construção do Departamento de Engenharia Civil 
onde foram realizados a maioria dos ensaios. 
 
À bolsista Carine Cardoso dos Santos, pela sua preciosa ajuda nos ensaios de 
laboratório. 
 
Aos amigos, em especial à Roberta H. Pires, que durante este período me 
acompanharam com ajuda e incentivo. 
 
 
 
 
 
 vii 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 2.1 Etapas do processo de fabricação do cimento Portalnd........................................................ 05 
 
Figura 2.2 Principais fases do cimento Portland..................................................................................... 07 
 
Figura 3.1 Comparação entre as classes de materiais granulares segundo várias normas...................... 15 
 
Figura 3.2 Teor de umidade e absorção.................................................................................................. 17 
 
Figura 3.3 Exemplos de curvas granulométricas.................................................................................... 18 
 
Figura 3.4 Fluxograma esquemático de uma pedreira............................................................................ 22 
 
Figura 4.1 Combinações possíveis do planejamento fatorial 32............................................................. 31 
 
Figura 5.1 Ensaio de Los Ángeles.......................................................................................................... 37 
 
Figura 5.2 Ensaio de abatimento do tronco de cone............................................................................... 47 
 
Figura 6.1 Curva granulométrica da areia de rio.................................................................................... 52 
 
Figura 6.2 Curva granulométrica do pó de pedra gnaisse....................................................................... 53 
 
Figura 6.3 Curva granulométrica da mistura com 15 % de pó de pedra................................................. 54 
 
Figura 6.4 Curva granulométrica da mistura com 30 % de pó de pedra................................................. 55 
 
Figura 6.5 Curva granulométrica da brita............................................................................................... 56 
 
Figura 6.6 Frações granulométricas da brita: (a) areia de rio e (b) pó de pedra gnaisse........................ 59 
 
Figura 6.7 
 
Forma e textura dos grãos grossos do agregado miúdo: (a) areia de rio e (b) pó de pedra 
gnaisse................................................................................................................................... 
 
 
59 
Figura 6.8 Forma e textura dos grãos médios do agregado miúdo: (a) areia de rio e (b) pó de pedra 
gnaisse................................................................................................................................... 
 
60 
Figura 6.9 Forma e textura dos grãos finos do agregado miúdo: (a) areia de rio e (b) pó de pedra 
gnaisse................................................................................................................................... 
 
60 
Figura 6.10 Forma e textura dos grãos muito finos doagregado miúdo: (a) areia de rio e (b) pó de 
pedra gnaisse......................................................................................................................... 
 
61 
Figura 6.11 Forma e textura da brita proveniente de rocha gnaisse......................................................... 62 
 
Figura 6.12 Rocha gnáissica..................................................................................................................... 62 
 
Figura 6.13 Difratograma de raios-X da areia de rio................................................................................ 63 
 
Figura 6.14 Difratograma de raios-X do pó de pedra............................................................................... 64 
 
Figura 6.15 Resistência à compressão...................................................................................................... 70 
Figura 6.16 Influência do fator A/C sobre a resistência à compressão a 7 dias....................................... 71 
 
Figura 6.17 Influência da porcentagem de pó de pedra sobre a resistência à compressão a 7 dias.......... 72 
 
 
 
 viii
Figura 6.18 Influência da interação da porcentagem de pó de pedra com o fator A/C sobre a 
resistência à compressão a 7 dias.......................................................................................... 
72 
Figura 6.19 Influência do fator A/C sobre a resistência à compressão a 28 dias..................................... 73 
 
Figura 6.20 Influência da porcentagem de pó de pedra sobre a resistência à compressão a 28 dias........ 73 
 
Figura 6.21 Influência da interação da porcentagem de pó de pedra com o fator A/C sobre a 
resistência à compr74essão a 28 dias.................................................................................... 
 
73 
Figura 6.22 Gráfico de curvas de nível da resistência à compressão a 7 dias (MPa)............................... 74 
 
Figura 6.23 Gráfico de curvas de nível da resistência à compressão a 28 dias (MPa)............................. 74 
 
Figura 6.24 Gráfico de probabilidade normal dos resíduos para o modelo de análise da resistência à 
compressão a 7 dias............................................................................................................... 
 
75 
Figura 6.25 Gráfico de probabilidade normal dos resíduos para o modelo de análise da resistência à 
compressão a 28 dias............................................................................................................. 
 
75 
Figura 6.26 Microestrutura do concreto: (a) apresentando a textura do agregado e da matriz e (b) a 
rugosidade do agregado graúdo............................................................................................. 
 
 
 
 
 
76 
 
Figura 6.27 Microestrutura do concreto: (a) apresentando a má aderência entre o agregado graúdo e a 
matriz e (b) a má aderência entre o agregado graúdo e a matriz e porosidade..................... 
 
77 
Figura 6.28 Agregados de silicato de cálcio hidratado (C-H-S): (a) em amostra com fator A/C 0,56, 
(b) em amostra com fator A/C 0,54 e (c) em amostra com fator A/C 0,52........................... 
 
78 
Figura 6.29 Cristais de hidróxido de cálcio: (a) em amostra com fator A/C 0,56 e (b) em amostra com 
fator A/C 0,52........................................................................................................................ 
 
78 
Figura 6.30 Formação de etringita: (a) em amostra com fator A/C 0,54 e (b) em amostra com fator 
A/C 0,52................................................................................................................................ 
 
79 
 
Figura 6.31 
 
Pozolanas: (a) em amostra com fator A/C 0,56 e (b) em amostra com fator A/C 0,54 
................................................................................................................. ............................. 
 
 
 
 
 
 
79 
 
 
 
Figura 6.32 Microestrutura do concreto: (a) diversas fases da matriz com fator A/C 0,52 e (b) 
diversas fases da matriz com fator A/C 0,54......................................................................... 
 
80 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ix
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 2.1 Principais compostos do cimento Portland............................................................................ 05 
Tabela 2.2 Resistência média do concreto em MPa em função da relação A/C para vários tipos de 
cimentos brasileiros............................................................................................................... 10 
Tabela 2.3 Índices de expressão de previsão do módulo de elasticidade do concreto............................ 12 
Tabela 3.1 Classificação da forma das partículas dos agregados............................................................ 19 
Tabela 3.2 Textura superficial dos agregados......................................................................................... 20 
Tabela 4.1 Arranjo dos dados para um planejamento fatorial com dois fatores..................................... 
 
29 
Tabela 4.2 Tabela de análise de variância para um fatorial com dois fatores, modelo de efeitos fixos.. 
 
30 
Tabela 5.1 Etapas da pesquisa................................................................................................................. 33 
Tabela 5.2 Ensaios físicos do cimento CP-II-Z-32................................................................................. 42 
Tabela 5.3 Ensaios químicos do cimento CP-II-Z-32............................................................................. 42 
Tabela 5.4 Combinações possíveis no planejamento de experimentos utilizado.................................... 44 
Tabela 5.5 Seqüência da mistura............................................................................................................. 45 
Tabela 6.1 Distribuição granulométrica da areia de rio.......................................................................... 
 
52 
Tabela 6.2 Distribuição granulométrica do pó de pedra gnaisse............................................................. 
 
53 
Tabela 6.5 Distribuição granulométrica da mistura com 15 % de pó de pedra....................................... 
 
54 
Tabela 6.4 Distribuição granulométrica da mistura com 30 % de pó de pedra....................................... 
 
55 
Tabela 6.5 Distribuição granulométrica da brita..................................................................................... 
 
56 
Tabela 6.6 Massa específica e massa unitária no estado solto da areia de rio e do pó de pedra............. 57 
Tabela 6.7 Massa unitária no estado solto, absorção e massa específica absoluta da brita..................... 57 
Tabela 6.8 Substâncias deletérias presentes no agregado miúdo............................................................ 58 
Tabela 6.9 Grãos medidos conforme fração granulométrica................................................................... 
 
61 
Tabela 6.10 Consistência do concreto fresco............................................................................................ 
 
65 
Tabela 6.11 Média e desvio padrão para a consistência do concreto fresco............................................. 65 
Tabela 6.12 Consistências do concreto admissíveis.................................................................................. 
 
66 
Tabela 6.13 Massa específica, índices de vazios e absorção de água por imersão................................... 
 
67 
Tabela 6.14 Resistência à compressão do concreto com 7 dias................................................................68 
Tabela 6.15 Resistência à compressão do concreto com 28 dias.............................................................. 
 
68 
Tabela 6.16 Média, desvio padrão e intervalo com 95% de confiança para a resistência à compressão 
a 7 dias................................................................................................................................... 
 
69 
Tabela 6.17 Média, desvio padrão e intervalo com 95% de confiança para a resistência à compressão 
a 28 dias................................................................................................................................. 
 
69 
Tabela 6.18 Análise de variância para o experimento de resistência à compressão com 7 dias............... 
 
70 
 x
Tabela 6.19 Análise de variância para o experimento de resistência à compressão com 28 dias............. 
 
71 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xi
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS 
 
A Absorção de água 
A/C Relação água cimento 
a1 e a2 Índices de expressão 
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas 
ANOVA Análise de variância (Analysis of variance) 
C-S-H Silicato de cálcio hidratado 
d Massa específica do agregado seco 
D Diâmetro do corpo-de-prova 
DRX Difratometria de raios-X 
ds Massa específica do agregado na condição saturada superfície seca 
Ec Módulo de elasticidade inicial 
Ec Módulo de elasticidade inicial 
fc Resistência do concreto à compressão 
fck Resistência característica do concreto à compressão 
IBRACON Instituto Brasileiro do Concreto 
IV Índice de vazios 
m Massa ao ar da amostra seca 
ma Massa em água da amostra 
MEV Microscopia eletrônica de varredura 
mi Massa da amostra saturada imersa em água após fervura 
MO Microscopia Ótica 
MP Porcentagem de material pulverulento 
MQ Média quadrática 
ms Massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca 
msat Massa da amostra saturada em água após imersão e fervura 
Mt Teor de argila em torrões e materiais friáveis 
P Perda por abrasão 
PPM Partes por milhão 
Q Carga máxima 
SQ Soma quadrática 
V Volume do frasco 
yijk Observações do modelo estatístico 
ρa Massa específica da água 
ρr Massa específica real 
ρs Massa específica da amostra seca 
ρsat Massa específica da amostra saturada 
µ Efeito médio global 
 xii
jβ Efeito do j-ésimo nível do fator B 
iτ Efeito do i-ésimo nível do fator A 
IJ)(τβ Efeito da iteração entre A e B 
ijε Componente de erro aleatório 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xiii
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................................... 01 
1.1 PROBLEMÁTICA....................................................................................................................... 01 
1.2 OBJETIVOS................................................................................................................................. 02 
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO................................................................................................. 03 
2 CONCRETO............................................................................................................................... 04 
2.1 CIMENTO PORTLAND............................................................................................................. 04 
2.1.1 Fabricação do cimento Portland............................................................................................ 04 
2.1.2 Composição química do cimento Portland.............................................................................. 05 
2.1.3 Sólidos na pasta de cimento Portland hidratado..................................................................... 07 
2.2 ZONA DE TRANSIÇÃO............................................................................................................. 09 
2.3 PROPRIEDADE DO CONCRETO FRESCO............................................................................. 09 
2.4 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO................................................................ 10 
2.4.1 Resistência à compressão........................................................................................................... 10 
2.4.2 Massa específica.......................................................................................................................... 11 
2.4.3 Resistência à tração.................................................................................................................... 11 
2.5 MÓDULO DE ELASTICIDADE................................................................................................ 11 
2.6 DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO DE COMPRESSÃO DO CONCRETO................... 12 
3 AGREGADOS............................................................................................................................ 14 
3.1 ROCHAS...................................................................................................................................... 14 
3.2 FRAGMENTOS DE ROCHA E FRAÇÕES GRANULOMÉTRICAS...................................... 15 
3.3 CARACTERÍSTICAS DOS AGREGADOS............................................................................... 16 
3.3.1 Massa específica.......................................................................................................................... 16 
3.3.2 Absorção e umidade................................................................................................................... 16 
3.3.3 Resistência à compressão, resistência à abrasão e módulo de elasticidade........................... 17 
3.3.4 Composição granulométrica...................................................................................................... 18 
3.3.5 Forma e textura superficial....................................................................................................... 19 
3.3.6 Substâncias deletérias................................................................................................................ 20 
3.4 FRAÇÃO FINA DA BRITAGEM............................................................................................... 21 
3.4.1 Processo de fabricação dos agregados artificiais..................................................................... 21 
3.4.2 Utilização da fração fina da britagem...................................................................................... 22 
4 PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS............................................................................ 28 
4.1 ANÁLISE DE VARIÂNCIA....................................................................................................... 28 
4.2 PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS FATORIAIS COM DOIS FATORES.................... 29 
4.3 ANÁLISE DE VARIÂNCIA PARA O MODELO COM EFEITOS FIXOS.............................. 29 
4.4 PLANEJAMENTO FATORIAL 32............................................................................................. 31 
4.5 VERIFICAÇÃO DA ADEQUAÇÃO DO MODELO................................................................. 32 
5 MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................................................... 33 
5.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS.................................................................................. 33 
 xiv
5.1.1 Agregados.................................................................................................................................... 33 
5.1.2 Cimento.......................................................................................................................................41 
5.1.3 Aditivo......................................................................................................................................... 42 
5.2 DOSAGEM DO CONCRETO................................................................................................... 42 
5.2.1 Traço experimental.................................................................................................................... 43 
5.2.2 Planejamento de experimentos.................................................................................................. 44 
5.3 PRODUÇÃO DOS CONCRETOS.............................................................................................. 44 
5.3.1 Mistura dos materiais................................................................................................................ 44 
5.3.2 Moldagem.................................................................................................................................... 45 
5.3.3 Adensamento............................................................................................................................... 46 
5.3.4 Cura............................................................................................................................................. 46 
5.4 CARACTERIZAÇÃO DOS CONCRETOS................................................................................ 46 
5.4.1 Propriedade no estado fresco – Índice de consistência.......................................................... 47 
5.4.2 Propriedades no estado endurecido ......................................................................................... 47 
5.4.3 Microestrutura do concreto ...................................................................................................... 50 
5.5 CONSIDERAÇÕES..................................................................................................................... 49 
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES............................................................................................. 51 
6.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS............................................................................... 51 
6.1.1 Distribuição granulométrica..................................................................................................... 51 
6.1.2 Massa específica, massa unitária no estado solto e absorção................................................. 57 
6.1.3 Substâncias deletérias do agregado miúdo.............................................................................. 58 
6.1.4 Resistência à abrasão do agregado graúdo.............................................................................. 58 
6.1.5 Forma dos grãos e textura superficial...................................................................................... 58 
6.1.6 Composição mineralógica dos agregados................................................................................. 62 
6.2 CARACTERIZAÇÃO DOS CONCRETOS................................................................................ 64 
6.2.1 Propriedade no estado fresco – Índice de consistência........................................................... 64 
6.2.2 Propriedades no estado endurecido.......................................................................................... 66 
6.2.3 Microestrutura do concreto....................................................................................................... 76 
7 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS........................................................................... 81 
7.1 CONCLUSÃO.............................................................................................................................. 81 
7.2 TRABALHOS FUTUROS........................................................................................................... 82 
 REFERÊNCIAS......................................................................................................................... 83 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xv
RESUMO 
 
O uso das frações finas residuais de britagem no concreto traz benefícios 
ambientais através da minimização da geração de resíduos e da otimização de processos 
mineiros, além da redução dos impactos produzidos pela extração da areia natural. As 
frações finas também podem oferecer vantagens econômicas já que o produto é menos 
valorizado que a areia natural. Este trabalho tem por objetivo caracterizar o concreto 
convencional produzido com pó de pedra de origem gnáissica em substituição parcial a 
areia natural. Os agregados foram caracterizados por ensaios normatizados, microscopia 
ótica e difração de raios-x. A metodologia para a dosagem do concreto foi experimental 
e foi adotado um traço normal em relação ao consumo de cimento. Foram produzidos 
144 corpos-de-prova cilíndricos, com o objetivo de estudar as propriedades físicas e 
mecânicas e a microestrutura do concreto. Para a análise da propriedade resistência à 
compressão foi adotado um planejamento fatorial com 2 fatores. Os fatores adotados 
foram o fator água/cimento e porcentagem de pó de pedra, cada um com 3 níveis. 
Diante dos resultados obtidos, verificou-se que apenas o fator água/cimento influenciou 
nos resultados de resistência à compressão. Os valores de massa específica estão em 
conformidade com os valores usuais para concreto convencional. É possível concluir 
que a utilização do pó de pedra no concreto convencional é perfeitamente viável em 
substituição parcial. Os resultados relacionados às propriedades físicas e mecânicas do 
concreto com pó de pedra não apresentaram diferenças significativas em relação ao 
concreto com 100% de areia natural. 
 
Palavras-chave: Concreto, agregado, pó de pedra 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xvi
ABSTRACT 
 
The use of fine residual fractions of crushing in concrete brings enviromental 
benefits through de minimization of the generation of residues and the optimization of 
mining processes, besides de reduction of impacts produced by the extraction of natural 
sand. The fine fractions can also offer economic advantages since the product is less 
valued than natural sand. This paper aims to point out the conventional concrete 
produced with quarry fine of gnaissic origin in partial replacement of natural sand. The 
aggregates were pointed out by normatized esays, optical microscopy and X-ray 
diffraction. The methodology for a concrete dosage was experimental and a normal 
trace was adopted related to consumption of cement. 144 cylindrical test bodies were 
produced, aiming to study the physics and mechanic properties and the microstructure 
of the concrete. To the analysis of the property resistance to compression a factorial 
planning with 2 factors was adopted. The factors adopted were the factor water/cement 
and quarry fines percentage, each one with 3 levels. According to the gotten results, it 
was verified that only the factor water/cement influenced in the results of resistance to 
compression. The specific mass values are in conformity to usual values to conventional 
concrete. It is possible to conclude that the use of quarry fines in conventional concrete 
is perfectly feasible in partial replacement. The results related to the physic and 
mechanic properties of the concrete with quarry fines didn’t show meaningful 
differences related to the concrete with 100% of natural sand. 
 
Key words: concrete, aggregates, quarry fines 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xvii
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO 
 
1.1 - Problemática 
 
O concreto de cimento Portland é presentemente o material manufaturado mais 
utilizado. Entre as vantagens deste material de construção podem ser citados seu baixo 
custo relativo, a disponibilidade de seus materiais componentes, sua versatilidade e 
adaptabilidade, sua durabilidade e sua possibilidadede incorporar com vantagens 
rejeitos industriais. 
Para obter um concreto com características adequadas, combinada com 
benefícios ecológicos é necessária uma dosagem bem elaborada, ensaios em laboratório, 
seleção de material apropriado, cuidados na preparação, ou seja, estudos para a 
obtenção de um produto ainda melhor. 
O concreto é uma rocha artificial formada por agregados graúdos, miúdos e 
material ligante, podendo ter ainda aditivos químicos e minerais. O agregado miúdo 
utilizado na produção do concreto pode ser areia natural, cuja produção é 
ambientalmente problemática. A obtenção de areia natural pode ocorrer através da 
dragagem de depósitos de leitos de rios, por escavações mecânicas de depósitos de solos 
residuais derivados de alterações físico-químico de rochas, ou por desmonte hidráulico 
destas acumulações com posterior dragagem e armanezamento de cavas. Esses 
processos citados apresentam impactos ambientais significativos e de razoável extensão, 
com danos na maioria das vezes irreversíveis. Dentre os impactos ambientais 
identificados nas áreas de extração de areia natural, destaca-se perda da biodiversidade, 
o comprometimento do regime de vazão dos cursos de água, além do assoreamento dos 
mesmos pela destruição das margens e matas ciliares. 
Além do problema ambiental, a exaustão de áreas próximas aos grandes centros 
consumidores tem resultado na exploração de areias em locais cada vez mais distantes 
dos centros urbanos, o que onera o preço final da areia natural. 
A proposta e também desafio de hoje em dia é que o uso atual de um recurso não 
deve comprometer seu uso pelas futuras gerações. O desenvolvimento sustentável 
implica na necessidade de avaliação dos processos de obtenção de materiais utilizados 
na construção civil. Ou ainda, uma avaliação dos aspectos ambientais associados a esses 
produtos. 
 xviii
Diante desta situação surge como alternativa o uso do pó de pedra de origem 
gnáissica, obtida pela britagem direta das rochas, em substituição parcial a areia natural 
no concreto convencional. 
A geração de resíduos na indústria extrativa de pedra britada é um dos principais 
problemas econômicos e ambientais do setor, pois uma parcela significativa de suas 
reservas minerais acaba sendo perdida devido à inadequada disposição ou descarte das 
frações finas produzidas. Esta fração, conhecida no mercado como pó de pedra e areia 
de brita tem sido procurada no mercado, porém existe pouca especificação técnica. 
Geralmente este subproduto é armazenado em pilhas de estoque ao ar livre, sujeito à 
ação dos ventos e das chuvas e à liberação de material particulado para as drenagens e 
corpos de água. 
O uso das frações finas residuais de britagem no concreto traz benefícios 
ambientais através da minimização da geração de resíduos e da otimização de processos 
mineiros além da redução dos impactos produzidos pela extração da areia natural. As 
frações finas também podem oferecer vantagens econômicas já que o produto é menos 
valorizado que a areia natural. 
 
1.2 - Objetivos 
 
O objetivo geral deste trabalho é a caracterização do concreto convencional 
produzido com pó de pedra de origem gnáissica em substituição parcial a areia natural. 
E como objetivos específicos pode-se citar: 
 
• identificar, caracterizar e estudar os materiais e a interação entre 
eles; 
• dosar os concretos convencionais utilizando a mistura de pó de pedra 
e da areia natural como agregado miúdo; 
• caracterizar as propriedades físicas do concreto convencional; 
• avaliar a resistência à compressão do concreto convencional 
utilizando um planejamento fatorial de dois fatores; 
• analisar a microestrutura da matriz cimento e da zona de transição 
interfacial entre a matriz de cimento e o agregado. 
 
 xix
1.3 - Estrutura do trabalho 
 
Este trabalho está estruturado em sete capítulos. 
O segundo, terceiro e quarto capítulo apresentam a revisão bibliográfica sobre 
temas de importância para a pesquisa. O segundo capítulo aborda as definições e 
propriedades do concreto. O terceiro capítulo apresenta o tema agregados, inclusive 
citando pesquisas recentes na área da utilização das frações finas de britagem. O quarto 
capítulo descreve o método estatístico fatorial utilizado para avaliar a propriedade 
mecânica resistência à compressão do concreto 
No quinto capítulo, materiais e métodos, é feita a descrição de toda a 
metodologia para a caracterização dos materiais, produção e caracterização do concreto. 
No sexto capítulo, resultados e discussões apresentam-se todos os resultados 
obtidos de caracterização dos materiais e do concreto. 
No sétimo capítulo, são apresentadas as conclusões obtidas a partir da discussão 
dos dados e sugerem-se temas para pesquisas futuras.