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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 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. 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); 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 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. 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. 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 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. 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. 28/6/2011 16 O conhecimento do teor de umidade de um agregado miúdo é muito importante para o seu estudoe 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 naturais em argamassas e concretos. 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 utilizaçãode 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. 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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