Aula 6 Agregados 2017 br

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AGREGADOS
uso em argamassas e concretos
PCC 3222
2017
© Poli USP 2017
Objetivos
• Apresentar como os agregados são obtidos, os 
problemas ambientais e logísticos.
• Discutir como os agregados podem contribuir para 
o desempenho dos materiais cimentícios
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Agregados
Brita
> 4,8 mm
Areia 
Artificial (britagem de rochas)
< 4,8 mm
Cascalho
> 4,8 mm
Areia
> 4,8 mm
Natural (peneiramento)
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PEDREIRAS
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Mineração de areia
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Agregados
• Classificação em diferentes faixas de tamanhos 
(por peneiramento)
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Classificação de tamanho (peneiramento)
# 19,1 mm
# 9,5 mm
# 4,75 mm
# 2,4 mm
# 1,2 mm
# 0,6 mm
# 0,3 mm
Agregado Graúdo 
(75-4,75 mm) 
Agregado Miúdo 
(4,75-0,075 mm)
Finos (<0,075 mm)
# 0,3 mm# 0,15 mm
# 12,7 mm (*)
# 0,075 mm (*)
# 6,3 mm (*)
Pó de pedra
(6,3 – 0 mm)
# 38 mm
Pedrisco
(12,7 – 4,75 mm)
# 25,4 mm (*)
Areia média
Areia grossa
Areia fina
Brita 1
Brita 2
Brita 0
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Finos de Pedreiras (resíduos)
Dissertação mestrado UFBA - J. A. Santana - 2008
O pó da britagem 
representa 
10-20% da 
produção!!!
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Distâncias (pedreiras)
BARROS et al. (2013) – trabalho de formatura Poli USP 
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Distâncias (minerações de areia)
SOUZA (2013) – trabalho de formatura FAU USP © Poli USP 2017
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Agregados
• Obtidos por operações simples (britagem, 
peneiramento) de rochas naturais
• Preço é muito influenciado pelo custo do 
transporte (logística)
• Na Região Metropolitana de São Paulo
• Brita – R$ 50 por tonelada
• Areia – R$ 70 por tonelada
• Afetada pela escassez em grandes centros urbanos.
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Escassez localizada
� Pode haver escassez local de agregados 
• em regiões densamente povoadas (distâncias crescentes)
- Paris, RMSP
• em regiões sem maciços rochosos próximos
- Amazonas, Acre (falta brita)
• em regiões com poucos terrenos sedimentares
- Goiânia, São Paulo (falta areia)
� Restrições ambientais, oposição de vizinhança, custos 
elevados de exploração
VAN DER MEULEN, M.J.; GESSEL, S.F.; VELDKAMP, J.G. Aggregate resources in the Netherlands. Netherlands Journal of Geosciences. N. 84, v.4, 2005, p. 379-387.
HABERT, G.; BOUZIDI, Y.; CHEN, C.; JULLIEN, A. Development of a depletion indicator for natural resources used in concrete. Resources, Conservation and Recycling 54 
(2010) 364–376
LA SERNA; H. A.; REZENDE, M. M. Agregados para a construção civil. Brasília: Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM). 2011. Disponível em: 
http://anepac.org.br © Poli USP 2017
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Importação de agregados 
é comum na europa
Importação
Exportação
Pa
ís
e
s
Alemanha
Holanda
Bélgica
Noruega
Inglaterra
França
Áustria
Suiça
Espanha
Itália
Dinamarca
Polônia
Turquia
Hungria
Eslováquia
Estônia
Lituânia
Finlândia
Bulgária
República Tcheca
Suiça
Eslovênia
Irlanda
Grécia
Portugal
Romenia
Latvia
Unidade: em 1.000 toneladas
BLEISCHWITZ, R.; BAHN-WALKOWIAK, B. European aggregates industry: a case for sectoral strategies.
In: Berlin Conference on the human dimensions of global environmental change. 2006.
Suécia
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Em caso de esgotamento de jazidas, 
quais são as alternativas?
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Agregados reciclados
Demolição e britagem de estrutura de concreto
Resíduos de Construção ou Demolição (em geral)
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Agregados nos materiais cimentícios
50 a 70%
do volume 
argamassas e 
concretos
Apresentação de José de A. Freitas Jr. - UFPR
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Quais funções os agregados 
desempenham 
nos materiais 
cimentícios?
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Funções dos agregados nos materiais 
cimentícios
1. Define o módulo elástico do concreto
- Módulo agregados > Módulo pasta
- Vol. Agregados > Vol. pasta
2. Resistência do agregado pode limitar a do concreto
- Resistência agregado > Resistência da pasta
3. Reduz a retração e fluência do concreto 
4. Reduz volume de vazios (empacotamento)
- Redução do consumo de pasta (cimento e água)
5. Pode afetar a consistência do concreto
- Se o agregado tiver porosidade elevada
6. Estabilidade Química
Estado endurecido
Ecoeficiência/
Estado fresco
Durabilidade
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Resistência e Módulo Elástico dos 
agregados
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Influência do agregado na resistência do 
concreto
WU, K.-R. et al. Effect of coarse aggregate type on mechanical properties of high-performance concrete. 
Cement and Concrete Research, v. 31, n. 10, p. 1421–1425, out. 2001.
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Módulo elástico do concreto
Mehta; Monteiro. Concreto, microestrutura, propriedades e materiais.2006.
Mark Alexander; Mindess. Aggregates in Concrete. 2005.
Módulo do 
concreto Módulo da pasta 
de cimento
Módulo do 
agregado
Fração volumétrica
de pasta Fração volumétrica
de agregado
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Exercício
• Estime qual o efeito da fração volumétrica e do tipo 
de agregado no módulo do concreto.
• E basalto= 80 GPa
• E granito = 50 GPa
• E calcário = 40 GPa
• E pasta de cimento é variável
Admitir ~15 GPa
Módulo do 
concreto Módulo da pasta 
de cimento
Módulo do 
agregado
Fração volumétrica
de pasta Fração volumétrica
de agregado
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Como medir o módulo dos agregados?
• Medido indiretamente, a partir de corpos de prova 
(testemunhos) das rochas que dão origem aos 
agregados.
• Selecionar o agregado de acordo com sua origem e 
fornecedor. 
Tipo de rocha 
Resistência à compressão do testemunho (MPa) Módulo 
elástico (GPa) Média Máxima Mínima 
Granito 150 240 100 40-70 
Basalto 220 280 180 60-100 
Gnaisse 150 240 100 40-70 
Calcário 120 200 90 30-50 
Quartzito 260 400 130 50-100 
Arenito 70 150 50 20-40 
 
SBRIGUI, C. Agregados naturais, britados e artificiais para concreto. In: Concreto: ciência e tecnologia. Arte Interativa ed., v. 1, São 
Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 2011.
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Fluência do concreto
NEVILLE, A; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2 ed. São Paulo: Bookman, 2013. 452p.
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Agregados e retração por secagem 
Aumento do vol. de 
agregados
NEVILLE, A; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2 ed. São Paulo: Bookman, 2013. 452p.
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Redução de vazios
(empacotamento)
O volume de vazios entre agregados deve ser 
ocupado por pasta (cimento + água).
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Empacotamento
(redução de vazios intergranulares)
Maior volume 
de vazios
Menor volume 
de vazios
menor consumo de pasta (cimento e água)
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POR QUE EMPACOTAR?
Resultados obtidos para argamassas – a partir de Tristão (2005)
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Como medir os vazios?
• São determinados indiretamente, a partir da
densidade das partículas.
• Há várias formas de se medir a densidade das 
partículas!!!
• Há várias definições para a mesma medida de 
densidade. 
• Definições podem ser conflitantes.
WEBB, P.A. Volume and Density Determinations for Particle Technologists. Micromeritics Instrument Corp. Norcross. 2001. 16 p.
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Densidade (Estado Solto)
• Bulk density ou Massa unitária
• Densidade aparente (estado solto)
• Tap density (estado compactado)
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Densidade (estado solto)
recipiente
agregados
oestadosolt Volume
Massa
Densidade =
Massa agregados
Volume recipiente
Inclui vazios 
intergranulares
Útil para estimar volume de vazios e dosagem em volume. 
Afetada pela energia de compactação e volume e forma do recipiente. 
Nos agregados miúdos depende muito da umidade.
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Densidade dos agregadosBalança Hidrostática
(massa submersa)
R=Msub x g
P=Mseca x g
E=Vsólidosx ρágua x g
água
Vol. deslocado = Vol. agregados 
agregados
agregados
Volume
Massa
Densidade =
água
suba
agregados
MMVol
ρ
−
=
sec
Denominado também de 
massa específica.
Não inclui vazios 
intergranulares
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Vazios intergranulares:
relação entre as densidades
recipiente
agregados
Vol
Vol
Vazios −=1(%)








−=




























−=
agregados
oestadosolt
oestadosolt
agregados
agregados
agregados
Dens
Dens
Dens
Massa
Dens
Massa
cmcmVazios 11³)/³(
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Exercício
Volume de vazios
Propriedades Areia de rio 
(quartzo)
Granalha
(esferas Fe)
Densidade 
estado solto
(kg/dm3)
1,43 4,43
Densidade 
agregados
(kg/dm3)
2,67 7,67
Volume de Vazios
(% ou dm3/dm3)
Determinar o índice de vazios do agregado, a partir da densidade (estado solto) e a 
densidade dos agregados
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Exercício
Volume de vazios
Propriedades Areia de rio 
(quartzo)
Granalha
(esferas Fe)
Densidade 
estado solto
(kg/dm3)
1,43 4,43
Densidade 
agregados
(kg/dm3)
2,67 7,67
Volume de Vazios
(% ou dm3/dm3)
0,46 0,42
Determinar o índice de vazios do agregado, a partir da densidade (estado solto) e a 
densidade dos agregados
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Como reduzir os vazios intergranulares
dos agregados?
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Definir a distribuição granulométrica
# 19 mm
# 9 mm
# 4,8 mm
# 2,4 mm
# 1,2 mm
# 0,6 mm
# 0,3 mm
comprimento 
da partícula
Abertura 
da peneira
largura
da partícula
ABNT NM 248: 2001
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Distribuição granulométrica
Abertura da 
malha (mm)
Massa 
retida 
(gramas)
Massa retida 
(% g/g)
Massa retida 
acumulada (% g/g)
Massa passante 
acumulada (% g/g)
9,5 0,0 0,0 0,0 (100-0,0) = 100,0
6,3 6,7 [(6,7/470,9)x100] = 1,4 1,4 (100-1,4) =98,6
4,8 6,5 [(6,5/470,9)x100] = 1,4 (1,4+1,4) = 2,8 (100-2,8) =97,2
2,4 35,8 [(35,8/470,9)x100] = 7,6 (2,8+7,6) = 10,4 (100-10,4) =89,6
1,2 98,7 [(98,7/470,9)x100] = 21,0 (10,4+21,0)=31,4 (100-31,4) =68,6
0,6 133,7 [(133,7/470,9)x100] = 28,4 (31,4+28,4)=59,8 (100-59,8) =40,2
0,3 144,8 [(144,8/470,9)x100] = 30,7 (59,8+30,7)=90,5 (100-90,5) =9,5
0,15 32,5 [(32,5/470,9)x100] = 6,9 (90,5+6,9)=97,4 (100-97,4) = 2,6
-0,15 12,2 [(12,2/470,9)x100] = 2,6 (97,4+2,6)=100,0 (100-100,0) = 0,0
Soma 470,9 [(470,9/470,9)x100] = 100,0 - -
Exemplo de resultado de ensaio de peneiramento
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Distribuição granulométrica
0
5
10
15
20
25
30
35
0,1 1 10
%
 r
e
ti
d
a
 (
g
/g
)
Tamanho das partículas (mm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1 1 10
%
 p
a
ss
a
n
te
 a
cu
m
u
la
d
a
 (
g
/g
)
%
 r
e
ti
d
a
 a
cu
m
u
la
d
a
 (
g
/g
)
Tamanho das partículas (mm)
Usada para visualizar “gaps” e extensão 
granulométrica dos agregados
Usada para visualizar dimensão máxima 
(d90) ou outra (d50) e verificar limites 
granulométricos
CURVA DISCRETA CURVA ACUMULADA
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Distribuição granulométrica
Descontínua
Com “gaps” (ausência de 
determinados tamanhos)
Podem segregar mais facilmente
Contínua
Sem “gaps” (contém vários tamanhos)
Extensão granulométrica pode 
aumentar a interferência entre as 
partículas (dificultar mobilidade).
EXTENSÃO GRANULOMÉTRICA� DIFERENÇA DE TAMANHOS NA DISTRIBUIÇÃO
OLIVEIRA, I. R.; STUDART, A. R.; PILEGGI, R. G.; PANDOLFELLI, V. C. Dispersão e empacotamento de partículas: princípios e aplicações em 
processamento cerâmico. Fazendo Arte Editorial, 2000. 195 p.© Poli USP 2017
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Distância de separação entre partículas
















−
−×=
ofs PVVSA
IPS
1
112
Aplicável para a matriz (cimento, filer, água)
















−
−×=
gofgsg PVVSA
MPT
1
112
Aplicável para os agregados (areia e brita)
VSA – área superficial volumétrica (m2/cm³) = área superficial (m2/g) x densidade (g/cm³)
Vs – fração volumétrica dos sólidos
Pof – fração de poros no sistema, quando as partículas se encontram acomodadas na condição de 
máximo empacotamento © Poli USP 2017
OBSERVAR A RELAÇÃO DE TAMANHO 
D
d
D/d ~10
LARRARD, F. de. Concrete mixture proportioning: a scientific approach. London: E&FN Spon, 1999. 
420p.
E.C. Abdullah, D. Geldart. - The use of bulk density measurements as flowability indicators.
Powder Technology 102 (1999). 151–165 © Poli USP 2017
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Minimizar o efeito parede
dl/ds >10
Menor efeito parede & Menor porosidade
(menor interferência entre as partículas)
dl/ds <10
Maior efeito parede & Maior porosidade
(maior interferência entre as partículas)
LARRARD, F. de. Concrete mixture proportioning: a scientific approach. London: E&FN Spon, 1999. 420p.
OLIVEIRA, I. R.; STUDART, A. R.; PILEGGI, R. G.; PANDOLFELLI, V. C. Dispersão e empacotamento de partículas: princípios e aplicações 
em processamento cerâmico. Fazendo Arte Editorial, 2000. 195 p.
DAMINELI – Tese doutorado (USP). 2013. © Poli USP 2017
SELECIONAR A FORMA 
DOS AGREGADOS
Menor índice de vazios
Movimentação facilitada
Maior índice de vazios
Movimentação dificultada
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Morfologia das partículas
medição direta ou por imagem
Hawlitscheck (2013); Revista Brasil Mineral, edição 329
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ESFERICIDADE E VAZIOS
Tristão (2005)
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OUTRAS CARACTERÍSTICAS
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INCHAMENTO (AREIA)
� Alteração de volume devido a presença de umidade 
(teores reduzidos)
� Ocorre apenas na areia (material fino)
� Durante a molhagem dos agregados, a tensão 
superficial da água causa afastamento das partículas
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INCHAMENTO (AREIA)
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ABSORÇÃO DE ÁGUA
Absorção Umidade superficial
Umidade Total
Seco em estufa Seco ao ar
Saturado com 
superfície seca
Saturado com 
água livre
Abs (%) = [(Msss- Mseca)/ M seca] x 100
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Absorção de água do agregado X 
Consistência da argamassa
Se o agregado poroso não for pré-saturado, 
ele irá absorver a água da pasta de cimento, 
afetando a trabalhabilidade da argamassa.
Miranda (2005)
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Efeito de finos argilosos dos agregados no 
abatimento do concreto
Mark Alexander; Mindess. Aggregates in Concrete. 2005.
Pode exigir mais aditivo
Existem aditivos formulados para atuar nas argilas
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RAA no edifício residencial em 
Boa Viagem
Idade: 09 anos
março de 2004
Tibério Wanderley C. de O. Andrade, José Jeferson do Rêgo Silva 
PROFESSORES DA UFPE
Reação álcali-agregado (RAA)
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Reação álcali-agregado
� Reação química dos álcalis do cimento com sílica reativa dos 
agregados, que forma um gel que se expande ao absorver 
quantidades crescentes de água
� O processo é muito lento.
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Condições para a reação
� Agregado reativo 
• Fazer análise petrográfica
- Fases que contenham sílica reativa (biotita, filonita, ...)
• Expansibilidade acelerada a 
alta temperatura em barras de argamassa
� Elevado teor de álcalis no cimento 
• Priorizar cimentos com escória (CP III) ou pozolanas (CPIV) 
(menos álcalis)
• Evitar CP V
� Umidade (importante)
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ENSAIOS DE CONTROLE
� Granulometria
� Forma
� Densidade� Absorção de água
� Reação álcali-agregado
� Inchamento (AREIA)
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BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
� Neville; Brooks. Tecnologia do Concreto. Cap 3 
Agregados. Pg. 41-74
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