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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS CIVIS AULA 7 AGREGADOS Profa. Msc. Adriana Trigolo Profa. Dra. Alessandra Lorenzetti de Castro AGREGADO Material agregado à pasta de cimento utilizada na produção de concretos e argamassas. Material granular e relativamente inerte (em termos químicos) com dimensões e propriedades variáveis. ABNT NBR 9935:2011 – Agregados – Terminologia ABNT NBR 7211:2009 – Agregados para concretos – Especificação UTILIZAÇÃO DOS AGREGADOS Lastro de ferrovias Bases de calçamento Rodovias (base do pavimento) Revestimento betuminosos Concretos e argamassas IMPORTÂNCIA DO ESTUDO SOBRE AGREGADOS Atualmente o agregado é um material imprescindível na Engenharia Civil. 60% a 80% do volume do concreto é ocupado pelos agregados (areia e brita). Propriedades e características dos agregados refletem no comportamento do concreto e argamassa nos estados fresco e endurecido. Impedem o efeito acentuado da retração do aglomerante. IMPORTÂNCIA DOS AGREGADOS ECONÔMICA TÉCNICA Menor custo do que dos aglomerantes Retração, ao longo do tempo, de pasta de cimento, argamassa e concreto (NUNES, 2007) CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS ORIGEM DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS MASSA UNITÁRIA CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS NATURAL ARTIFICIAL RECICLADO Encontrados na natureza já prontos para serem utilizados. Não necessitam passar por nenhum processo de transformação. No máximo podem ser submetidos a lavagem, classificação ou britagem Exemplos: areia de rio, seixo rolado, pedregulho São os que necessitam de modificação para chegar à condição de uso. Material resultante de processos industriais. Exemplos: argila expandida, vermiculita, escória de alto- forno. Material obtido de rejeitos e subprodutos da produção industrial, mineração ou processo de construção ou demolição da construção civil. Exemplos: escória de alto-forno, agregados de RCD. CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS MASSA UNITÁRIA LEVE NORMAL PESADO Material com massa unitária < 1.000 kg/m3 Peso leve: microestrutura celular ou altamente porosa. Exemplos: argila expandida, vermiculita. Material com massa unitária entre 1.000 kg/m3 e 2.000 kg/m3 Exemplos: areia natural, pedra britada, pedregulho, seixo rolado, etc. Material com massa unitária > 2.000 kg/m3 Provenientes de rochas constituídas predominantemente de minerais de bário, minérios de ferro e de titânio. Exemplos: barita, magnetita, hematita etc.. CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDO MIÚDO FÍLER Agregado cujos grãos são maiores do que 4,8 mm e, passam na peneira 75 mm ( 3” ) e ficam retidos na peneira 4,75 mm (n° 4). Exemplos: pedra britada, seixo rolado, pedregulho, etc. Agregado cujos grãos variam, em dimensão, de 75 μm (peneira nº 200) a 4,8 mm e passam pela peneira 4,75 mm e ficam retidos na peneira 0,15 mm (n° 100). Exemplos: areia natural, areia de britagem, etc. Material passante na peneira 0,15 mm (n° 100) Exemplos: pó de pedra. DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS Termos relativos às dimensões dos agregados conforme ABNT NBR 9935:2011 Faixa granulométrica bastante ampla: desde blocos com dezenas de centímetros (“enrocamentos” usados em barragens) até partículas milimétricas (“agregados” usados na confecção de concreto para a maioria das edificações). DIMENSÃO DAS PARTÍCULAS 250 75 MATACÃO RACHÃO AGREGADO GRAÚDO 50 4,75 0,15 AGREGADO MIÚDO FÍLER PRODUÇÃO DOS AGREGADOS MIÚDOS Lavra e beneficiamento da areia Fonte: Cuchierato (2000) Bacia de dragagem Caixa de relavagem Peneira estática para cortes de cascalhos Silos de classificação Usina de pedras britadas PRODUÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS Produção dividida em três fases PRODUÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS Desmonte da rocha Vários estágios de britagem Peneiramento Desmonte e transporte PRODUÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS PRODUÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS Britador impacto: Redução do tamanho das rochas areia de britagem Britador de Mandíbula: Redução do tamanho das rochas brita Britagem Peneiramento PRODUÇÃO DOS AGREGADOS • Operação de separação de tamanhos dos grãos mediante uma peneira. • Gera produto retido ou passante na peneira. PRODUÇÃO DOS AGREGADOS GRAÚDOS Fotos retiradas do catálogo da empresa Metso Minerals PROPRIEDADES DOS AGREGADOS ROCHA MATRIZ Exposição prévia e fatores relacionados ao seu processamento Microestrutura Características das partículas: tamanho, forma e textura Porosidade Composição química e mineralógica Presença de substâncias deletérias Massa específica Absorção de água Resistência à compressão Resistência à abrasão Módulo de elasticidade PROPRIEDADES DOS AGREGADOS FÍSICAS MECÂNICASQUÍMICAS Granulometria Massa específica Massa unitária Porosidade Forma e textura superficial Absorção de água Inchamento Materiais pulverulentos Argila em torrões Impurezas orgânicas Resistência à compressão Resistência à abrasão Módulo de elasticidade PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria Consiste na análise das partículas contidas em uma amostra de agregado Classificação pelos respectivos tamanhos, medindo, em massa, as frações correspondentes a uma dada faixa de dimensões. ABNT NBR NM 248:2003 – Agregados – Determinação da composição granulométrica Fotos: http://www.contenco.com.br PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria Série normal e intermediária de peneiras fundo 150 µm 300 µm 600 µm 1,18 mm 2,36 mm 4,75 mm 6,3 mm 9,5 mm 12,5 mm 19 mm 25 mm 31,5 mm37,5 mm 75 mm 50 mm 63 mm Série Normal Série Intermediária PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA: distribuição de dimensão das partículas de um agregado entre várias faixas granulométricas, ou seja, proporção relativa das massas dos diferentes tamanhos dos grãos que constituem o agregado, expressa em porcentagem. PORCENTAGEM RETIDA: porcentagem em massa, em relação à amostra total do agregado, que fica retida em uma determinada peneira, tendo passado pela peneira da série normal ou intermediária imediatamente superior. PORCENTAGEM RETIDA ACUMULADA : em uma determinada peneira, é a soma das porcentagens retidas nas peneiras de abertura de malha maior que a sua e nela própria. CURVA GRANULOMÉTRICA: representação gráfica das porcentagens retidas acumuladas em cada peneira em relação à dimensão da abertura de sua malha, em escala logarítmica. DEFINIÇÕES ABNT NBR 9935:2011 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria FORMA DA CURVA GRANULOMÉTRICA CONTÏNUA: apresenta partículas de todos os diâmetros intermediários desde um valor mínimo até uma valor máximo DESONTÍNUA: falta alguma fração intermediária. UNIFORME: a maior parte das partículas pertence apenas a uma fração granulométrica FONTE: Farias, M. M.; Palmeira, E. M. Agregados para a construção civil. In: Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 2010. A: Contínua, bem graduada B: Descontínua C: Uniforme Curva granulométrica discreta de um agregado PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria Curva granulométrica acumulada de um agregado PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria PARÂMETROS DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA (Dmáx) abertura, em milímetro, da malha da peneira da sérienormal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada , em massa, igual ou imediatamente inferior a 5%. MÓDULO DE FINURA (MF) soma das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras da série normal dividida por 100. Grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado correspondente à abertura nominal, em milímetros, da malha da peneira da série normal ou intermediária na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5%, em massa. Corresponde à soma das porcentagens retidas acumuladas, em massa, de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Quanto mais alto for o módulo de finura, mais graúdo é o agregado. ABNT NBR 9935:2011; ABNT NBR NM 248:2003 AGREGADO MIÚDO com relação ao MÓDULO DE FINURA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Granulometria CLASSIFICAÇÃO 2,4 3,9 AREIA FINA AREIA MÉDIA AREIA GROSSA AGREGADO GRÁUDO com relação ao DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA 9,5 19 BRITA 0 BRITA 1 BRITA 2 4,8 25 38 76 BRITA 3 BRITA 4 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS EXERCÍCIO: Composição granulométrica de agregado miúdo Calcular % retida, % retida acumulada, dimensão máxima característica (Dmáx) e módulo de finura (MF) Abertura da peneira (mm) Massa (g) % retida % retida acumulada 6,3 4,0 4,8 6,0 2,4 8,0 1,2 41,5 0,6 127,5 0,3 216,5 0,15 89,0 Fundo 7,5 Soma 500,0 Abertura da peneira (mm) Massa (g) % retida % retida acumulada 6,3 4,0 0,8 1 4,8 6,0 1,2 2 2,4 8,0 1,6 4 1,2 41,5 8,3 12 0,6 127,5 25,5 37 0,3 216,5 43,3 81 0,15 89,0 17,8 99 Fundo 7,5 1,5 100 Soma 500,0 100 --- Dmáx % retida acumulada 5% Dmáx = 2,4 mm MF ( % retida acumulada) / 100 Peneiras da série normal MF = 2,35 Areia fina Peneira intermediária PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS EXERCÍCIO: Composição granulométrica de agregado graúdo Calcular % retida, % retida acumulada, dimensão máxima característica (Dmáx) e módulo de finura (MF) Abertura da peneira (mm) Massa (g) % retida % retida acumulada 25 0,0 19 465,2 12,5 2.687,1 9,5 1.132,6 6,3 667,4 4,8 155,6 2,4 169,5 1,2 0,0 0,6 0,0 0,3 0,0 0,15 0,0 fundo 0,0 Soma 5.277,4 Abertura da peneira (mm) Massa (g) % retida % retida acumulada 25 0,0 19 465,2 12,5 2.687,1 9,5 1.132,6 6,3 667,4 4,8 155,6 2,4 169,5 1,2 0,0 0,6 0,0 0,3 0,0 0,15 0,0 fundo 0,0 Soma 5.277,4 --- C o n ti n u aç ão d o e xe rc íc io : C o m p o si çã o g ra n u lo m ét ri ca d e a gr e ga d o g ra ú d o Abertura da peneira (mm) Massa (g) % retida % retida acumulada 25 0,0 0,0 0 19 465,2 8,8 9 12,5 2.687,1 50,9 60 9,5 1.132,6 21,5 81 6,3 667,4 12,6 94 4,8 155,6 2,9 97 2,4 169,5 3,2 100 1,2 0,0 0,0 100 0,6 0,0 0,0 100 0,3 0,0 0,0 100 0,15 0,0 0,0 100 fundo 0,0 0,0 100 Soma 5.277,4 100 --- Dmáx % retida acumulada 5% Dmáx = 25 mm MF ( % retida acumulada) / 100 Peneiras da série normal MF = 6,87 Brita 2 Peneiras intermediárias Empacotamento: minimizar índice de vazios PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Representação esquemática da estrutura granular Representação estatística da distribuição granulométrica dos agregados PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Massa específica Massa de material granular em relação ao volume de partículas sólidas (volume dos grãos, dos cheios ou volume real), sem contar os vazios. Usada para o cálculo de consumo de materiais para a produção de compósitos (pastas, argamassas e concretos). gV m = massa específica, em g/cm³ m = massa de material, em g Vg = volume dos grãos, em cm³ PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Massa unitária Massa de material granular em relação ao volume total, considerando os vazios. Usada para transformações de medidas de materiais de volume para massa e vice-versa. tV m = massa unitária, em g/cm³ m = massa de material seco, em g Vt = volume total, em cm³ vgt VVV Vg = volume dos grãos Vv = volume dos vazios Vg Vv Vt Massa de um material em relação ao volume de partículas sólidas (volume dos grãos, dos cheios ou volume real), sem contar os vazios. gV m = massa específica, em g/cm³ m = massa de material, em g Vg = volume dos grãos, em cm³ Massa de um material em relação ao volume total, considerando os vazios. Menor que do mesmo material, pois o volume é maior. tV m = massa unitária, em g/cm³ m = massa de material, em g Vt = volume total, em cm³ vgt VVV Vg = volume dos grãos; Vv = volume dos vazios PROPRIEDADES FÍSICAS 6 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Índice de vazios (volume de vazios) Dada pela relação entre a massa específica e a massa unitária do material Incluem: - Vazios entre os agregados - Vazios (poros) dentro dos agregados, se houver Iv = índice de vazios = massa unitária, em g/cm³ = massa específica, em g/cm³ 1vI Poros impermeáveis Poros permeáveis Porcentagem de vazios (%-v) 1001% v 100% vIv Propriedades Argila expandida Areia quartoza Barita Massa unitária (g/cm3) 0,60 1,43 2,56 Massa específica (g/cm3) 1,10 2,67 4,50 Índice de vazios (%) PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS EXERCÍCIO: Cálculo do índice de vazios de agregados Iv = índice de vazios, em % = massa unitária, em g/cm³ = massa específica, em g/cm³ 1001 vI 45,5% 46,4% 43,1% PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Forma e textura superficial Agregados naturais: forma extremamente arredondada e textura superficial lisa. Agregados britados: forma angular e textura superficial áspera. Forma: características geométricas Arredondada, angulosa, alongada ou achatada Textura superficial: grau com que a superfície do agregado é lisa ou áspera, baseado em avaliação visual Cascalho: arredondado e liso Brita: equidimensional Brita: alongada Brita: achatada Agregado leve: anguloso e áspero Agregado leve: arredondado e liso Fonte: Mehta & Monteiro (2008) PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Forma e textura superficial Fonte: http://www.cimentoitambe.com.br/massa-cinzenta/brita- lamelar-x-qualidade-do-concreto/ Fonte: Apostila “Materiais de Construção” (Coutinho, 1999) Classificação das formas de acordo com ABNT NBR 5564:2011 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AGREGADOS Umidade Absorção Umidade Total Umidade superficial Seco em estufa Seco ao ar Saturado com superfície seca Saturado ou úmido Fonte: Nota de aula – Camarini (2009) UMIDADE: teor de água presente em um material. Dada pela relação percentual entre a massa de água contida em uma amostra e a massa da amostra totalmente seca. O agregado pode ser utilizado em diversas condições de umidade. Absorção de água PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS AGREGADOS Substâncias deletérias Aparecem como componentes minoritários tanto no agregado miúdo quanto no agregado graúdo Materiais pulverulentos Impurezas orgânicas Argila em torrões Materiais friáveis PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS AGREGADOS Materiais pulverulentos SOLTO = Pó ADERIDO Partículas minerais com dimensão inferior a 0,075 mm, inclusive os materiais solúveis em água, presentes nos agregados. Elevada superfície específica afetam a consistência e resistência dos concretos MENOR ADERÊNCIAE RESISTÊNCIA É mais evidenciado nos agregados graúdos. Agregado Aplicação Limite máximo Miúdo Concretos sujeitos a desgaste superficial 3% Demais concretos 5% Graúdo Concreto em geral 1% Partícula de agregado Pasta de cimento Pó aderido ao agregado PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS AGREGADOS Argila em torrões Materiais friáveis Partículas presentes nos agregados, suscetíveis de serem desfeitas pela pressão entre os dedos polegar e indicador. Agregado Aplicação Limite máximo Miúdo Geral 1% Graúdo Concreto aparente 1% Concretos sujeitos a desgaste superficial 2% Demais concretos 3% A g re g a d o s: E n sa io s n o rm a liz a d o s Parâmetros Agregado miúdo Agregado graúdo Granulometria ABNT NBR NM 248:2003 Massa específica ABNT NBR NM 52:2009 ABNT NBR NM 53:2009 Massa unitária ANBT NBR NM 45:2006 ABNT NBR NM 53:2009 Absorção de água ABNT NBR NM 30:2001 ABNT NBR NM 53:2009 Inchamento ANBT NBR 6467:2006 ----- Umidade superficial ABNT NBR 9775:2011 ----- Umidade total ----- ABNT NBR 9939:2011 Índice de forma ----- ABNT NBR 7809:2006 Materiais pulverulentos ABNT NBR NM 46:2003 Torrões de argila e materiais friáveis ABNT NBR 7218:2010 Impurezas orgânicas ABNT NBR NM 49:2001 ----- Resistência à compressão da rocha ----- ABNT NBR 5564:2011 Resistência à abrasão ----- ABNT NBR NM 51:2001 Módulo de elasticidade ----- ABNT NBR 10341:2006 UTILIZAÇÃO DOS AGREGADOS EM CONCRETO CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES NA TECNOLOGIA DE ARGAMASSAS E CONCRETOS Massa específica e massa unitária Porosidade dos grãos Absorção de água Composição granulométrica (graduação) Forma dos grãos e textura superficial Impurezas orgânicas e inorgânicas Resistência dos grãos Inatividade química (durabilidade)
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