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Tecnologia de Concreto e Aço Aula Teórica 4 – Agregados TECNOLOGIA DO CONCRETO Cláudio Oliveira Silva USJT Tecnologia de Concreto e Aço Introdução - Definições Materiais em forma de grãos, geralmente inertes, sem tamanho e forma definidos, que têm por objetivo compor argamassas e concretos. Funções dos agregados: resistir aos esforços: Mecânicos; Desgaste; Intemperismo; reduzir as variações volumétricas; reduzir o custo. Tecnologia de Concreto e Aço É o mais barato dos materiais de construção É utilizado em todos os tipos de construção Ocupa 60% – 80 % do volume de concretos e argamassas Possuem elevada resistência mecânica Influenciam de maneira significativa as propriedades no estado fresco e endurecido e misturas Podem originar diversos problemas patológicos Introdução - Caracteríticas Tecnologia de Concreto e Aço Ângulo (2010) Introdução - Definições Tecnologia de Concreto e Aço Introdução - Origem Ciclo das Rochas ou Ciclo Petrogênico www.lneg.pt/CienciaParaTodos/edicoes_online/diversos/guiao_litoteca/texto Tecnologia de Concreto e Aço Quanto a origem: Naturais, Britados, Artificiais e Reciclados Quanto as dimensões das partículas: Miúdo: passante na 4.8mm e retido 0.075mm Graúdo: passante na 152mm e retido na 4.8mm Quanto a massa específica: Leves : < 2000 Kg/m3 Normais: 2000 Kg/m3 < < 3000 Kg/m3 Pesados: > 3000 Kg/m3 Quanto a textura superficial: liso e áspero Quanto a forma do grão: alongado, cúbico , lamelar, discoide Introdução - Classificações Tecnologia de Concreto e Aço Produção Brita Tecnologia de Concreto e Aço Produção Brita Brita 0: 4,75 mm a 9,5 mm Brita 1: 9,5 mm a 19 mm Brita 2: 19 mm a 38 mm Brita 3: 38 mm a76 mm Pedra –de-mão: > 76 mm Tecnologia de Concreto e Aço Extração de areia natural método de cava submersa extração em leito de rio método de cava seca Tecnologia de Concreto e Aço Extração de areia natural Areia fina: grãos com diâmetros: 0,03 mm a 0,42 mm Areia média: grãos com diâmetros: 0;42 a 2,36 mm Areia grossa: grãos com diâmetros: 2,36 a 4,75 mm Tecnologia de Concreto e Aço http://pcc2340.pcc.usp.br/2005/Transparências%20aulas/Agregados%20I%20e%20II.PDF Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço NBR 7211 – agregados para concreto Distribuição granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço NBR 7211 – agregados para concreto Agregado miúdo Agregados para concreto: areia natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam na # 4,8 mm e ficam retidos na # 0,075 mm. Tecnologia de Concreto e Aço NBR 7211 – agregados para concreto Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço Agregado graúdo Agregados para concreto: Pedregulho ou a brita proveniente de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira 152 mm e ficam retidos na peneira 4,8 mm; NBR 7211 – agregados para concreto Tecnologia de Concreto e Aço NBR 7211 – agregados para concreto Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço DMC e MF Dimensão máxima característica, 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. Módulo de finura Soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. Tecnologia de Concreto e Aço Dimensão máxima característica: Abertura da malha, em milímetro, da peneira (série normal ou intermediária) à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% http://www.ceset.unicamp.br/~gachet/ST304/ST304-%20Notas%20de%20Aula- CAP02Rogerio%20Durante%20-%20Agregados%20CESET.pdf Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço DMC Tecnologia de Concreto e Aço Módulo de Finura: É a somatória das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividido por 100. Está relacionado com a área superficial do agregado. Quanto menor o diâmetro das partículas, maior a área específica e maior a quantidade de água necessária para a mistura apresentar uma determinada consistência. Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço http://www.ceset.unicamp.br/~gachet/ST304/ST304-%20Notas%20de%20Aula- CAP02Rogerio%20Durante%20-%20Agregados%20CESET.pdf Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço Classificação granulométrica Tecnologia de Concreto e Aço O que exigir de um agregado? Tecnologia de Concreto e Aço Esfericidade: É quanto agregado possui uma forma semelhante a uma esfera. Classificação - forma Tecnologia de Concreto e Aço Índice de forma do agregado - NBR 7809 e c Determinação do número de grãos Tecnologia de Concreto e Aço Massa específica absoluta Agregado miúdo Fonte: UFB Tecnologia de Concreto e Aço Massa específica absoluta Agregado miúdo ou graúdo Fonte: UFPR Tecnologia de Concreto e Aço Massa específica - Agregado miúdo NBR NM 52 Fonte: UFPR Tecnologia de Concreto e Aço Massa específica absoluta Tecnologia de Concreto e Aço Massa específica Agregado graúdo Fonte: UFPR Tecnologia de Concreto e Aço Massa específica e absorção de água – agregado graúdo – NBR NM 53 Fonte: UFPR Massa específica aparente Absorção de água Tecnologia de Concreto e Aço Massa unitária Incluindo todos os poros impermeáveis Volume das partículas em conjunto Tecnologia de Concreto e Aço Massa Específica Massa específica absoluta = massa/volume sólido Massa específica aparente (massa unitária = massa/volume aparenteInclui todos os poros permeáveis Exclui todos os poros Tecnologia de Concreto e Aço Coeficiente de vazios – ASTM C-30 Tecnologia de Concreto e Aço Umidade Tecnologia de Concreto e Aço Absorção de água e Umidade Absorção total Umidade superficial Umidade Total Seco em estufa Seco ao ar Saturado com superfície seca Saturado com água livre Tecnologia de Concreto e Aço Umidade Tecnologia de Concreto e Aço Umidade Através da secagem em estufa - NBR 9939 Frasco de Chapman, em agregado miúdo -NBR –9775 Secagem por aquecimento ao fogo Método do Umidímetro de Speedy Sensor de umidade Umidímetro de Speedy Estufa Frasco de Chapman Aquecimento ao fogo Sensor de umidade Tecnologia de Concreto e Aço Absorção de água A água acessa os poros permeáveis. Fonte: UFPR Tecnologia de Concreto e Aço É o aumento de volume de um determinado agregado causado pela absorção de umidade Inchamento Tecnologia de Concreto e Aço Umidade critica Inchamento Tecnologia de Concreto e Aço Absorção de água e Umidade Tecnologia de Concreto e Aço Resistência da rocha Tecnologia de Concreto e Aço http://www.sp.uconn.edu/~lliu/G229Lect05032Rockmaterial.pdf Resistência da rocha Tecnologia de Concreto e Aço www.lneg.pt/CienciaParaTodos/edicoes_online/diversos/guiao_litoteca/texto Dureza Tecnologia de Concreto e Aço Resistência à abrasão NBR NM 51/2001 Desgaste superficial dos grãos do agregado quando sofrem atrição. Tecnologia de Concreto e Aço Resistência à abrasão Al-Harthi, A.A., 2001 Tecnologia de Concreto e Aço Resistência ao esmagamento DNER Resistência ao impacto de um peso que cai de uma certa altura; Importância quando usada p/ pavimentação de estradas e aeroportos; Tecnologia de Concreto e Aço Argila em torrões (NBR 7218) - origem: deficiências na extração e transporte - consequências: vazios, perda de resistência - limites NBR 7211: agregado graúdo: concreto aparente: 1,0% concreto submetido a desgaste: 2,0 % outros concretos: 3,0 % agregado miúdo: 1,5 % Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Substâncias nocivas Prejudicam a aderência pasta/agregado Alteram a trabalhabilidade Argila em torrões (NBR 7218) Tecnologia de Concreto e Aço Material carbonoso (ASTM C 123 - sedimentação em querosene (ρ =2 kg/dm3) - origem: deficiências na estocagem, falta de lavagem - consequências: expansão a médio prazo - limites NBR 7211: agregado graúdo: concreto aparente: 0,5% outros concretos: 1,0 % agregado miúdo: concreto aparente: 0,5 % outros concretos: 1,0 % Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Impurezas orgânicas (NBR 7220) Quando, no ensaio colorimétrico da areia, a cor obtida na amostra em questão é mais escura que a da amostra padrão, teremos prováveis problemas de pega, endurecimento e resistência final. Ensaio colorimétrico: Amostra padrão: solução de ácido tânico 2%+ álcool 10%+ água destilada a 90%. Amostra suspeita: 100g de solução de hidróxido de sódio (NaOH) 3% + 200g de areia suspeita. Resultados: < 300 ppm OK > 300 ppm suspeita obs.: a cor da amostra “suspeita” é mais escura que a cor da amostra padrão Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Impurezas orgânicas (NBR 7220) Se a areia for considerada “suspeita”, realiza-se o ensaio de qualidade da areia previsto na NBR 7221. O ensaio consiste na comparação da resistência à compressão de seis CPs com uma areia conhecida e outros seis CPs com a areia suspeita, nas idades de 7, 14 e 28 dias. (Traço 1:3 , consistência 170 5mm) Correção: adicionar 5% de cal na areia e deixar em repouso por 6 meses Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Impurezas orgânicas (NBR 7220) Substâncias nocivas Decomposição da pasta Eflorescências e manchamento no concreto Tecnologia de Concreto e Aço Material pulverulento (NBR 7219) - origem: deficiências na extração, falta de lavagem - consequências: má aderência, perda de resistência limites NBR 7211: agregado graúdo: 1,0 % agregado miúdo: concreto submetido a desgaste: 3,0 % outros concretos: 5,0 % obs.: valores médios observados na brita: 5 a 7 % Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço agregado graúdo: - concreto aparente: 1,0% - concreto submetido a desgaste: 2,0 % - outros concretos: 3,0 % agregado miúdo: 1,5 % Argila em torrões (NBR 7218) Impurezas orgânicas (NBR 7220) Material carbonoso (ASTM C 123) mais clara: OK Mais escura: suspeita agregado graúdo: - concreto aparente: 0,5% - outros concretos: 1,0 % agregado miúdo: - concreto aparente: 0,5% - outros concretos: 1,0 % Carvão e madeira Substâncias deletérias Tecnologia de Concreto e Aço Substâncias deletérias O que deve ser feito quando um agregado apresenta a presença de substâncias deletérias? Que prejuízos podem acarretar? Tecnologia de Concreto e Aço Substâncias nocivas materiais pulverulentos (passante peneira 75 µm) NBR 7219/87 Tecnologia de Concreto e Aço Reações deletérias Tecnologia de Concreto e Aço Reações deletérias Contaminação com açúcar – retardamento de pega Tecnologia de Concreto e Aço Reação álcali-agregado Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Reação álcali-agregado A reação álcali-agregado é um fenômeno extremamente preocupante na seleção dos agregados. Ocorre pela reação entre hidróxidos alcalino e silicatos reativos, que formam um gel que absorve água por osmose e gera elevadas tensões internas. Os álcalis Na2O, K2O (presentes no cimento) e o silicato reativo - calcedônia (agregado calcário). Geralmente, são constatados por análise petrográfica. Como prevenir: Como medidapreventiva, a ASTM especifica que, se a quantidade de NaO no cimento for ≥ 0,6 %, deve-se adicionar pozolana. Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Reação álcali-agregado Substâncias nocivas D. V. RibeiroI, *; A. M. S. SilvaII; J. A. LabrinchaIII; M. R. MorelliI Tecnologia de Concreto e Aço Reação álcali-agregado Substâncias nocivas Fonte: Andrade (2007) Fonte: Andrade (2007) Tecnologia de Concreto e Aço Reação álcali-agregado Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Reação álcali-agregado Substâncias nocivas Fonte: Flávio Maranhão Tecnologia de Concreto e Aço Cloretos A existência de sais nos agregados pode trazer sérios problemas: - Em argamassas e concreto simples pode gerar mofo devido à sua higroscopicidade. - No concreto armado pode desencadear a corrosão das armaduras Substâncias nocivas Tecnologia de Concreto e Aço Ataque por sulfatos Reações deletérias Tecnologia de Concreto e Aço Tendência e Futuro Tecnologia de Concreto e Aço Tendência e Futuro Angulo, 2005 Tecnologia de Concreto e Aço Geração de RCD John, 2000 Tecnologia de Concreto e Aço Agregado reciclado Angulo, 2005 Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento intersticial [R e e d , 1 9 9 5 :2 2 1 ] onde aF: diâmetro das esferas finas aC: diâmetro das esferas grossas Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Terminologia Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Terminologia Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Autores: MARQUES, M. L.; SILVA, E. J. 30 Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Tecnologia de Concreto e Aço [R e e d , 1 9 9 5 :2 2 5 ] Distribuição contínua: exemplo Porcelana elétrica PF = 75% .......... n = 0,33 (Andreasen) _ _ _ _ n = 0,40 (AFDZ) ______ n = 0,50 (Andreasen) Tamanho de partícula (µm) P e rc e n tu a l m á s s ic o c u m u la ti v o d e fi n o s Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Fatores de influência Quanto mais afastada do formato esférico for a partícula, menor é a densidade de empacotamento de uma distribuição que a contenha, devido à fricção interparticular que surge pelo contato das superfícies irregulares das mesmas. Quanto menor o tamanho das partículas irregulares maior esses efeitos, em função da maior área superficial específica. Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Fatores de influência Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Fatores de influência Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Fatores de influência Tecnologia de Concreto e Aço Empacotamento de partículas Fatores de influência Tecnologia de Concreto e Aço Mesclas granulométricas Método da porcentagem de vazios Consiste em determinar densidade aparente, no mínimo de 5 misturas diferentes de agregados (areia + britas). A massa específica aparente destas misturas que proporcionar o maior valor, certamente é a que atingirá o máximo de compacidade e consequentemente a menor porcentagem de vazios. Tecnologia de Concreto e Aço Mesclas granulométricas Fonte: Idercio França das Neves – PUC Paraná Tecnologia de Concreto e Aço Mesclas granulométricas Fonte: Idercio França das Neves – PUC Paraná Tecnologia de Concreto e Aço Uma argamassa apresenta relação água/cimento de 0,5 e pode ser produzida com diferentes agregados. Como escolher o agregado mais econômico analisando-se o volume de vazios e considerando-se que a pasta deverá ocupar todo este volume? :M.E. cimento = 3,0 kg/dm3 Agregado A B Mass especifica (kg/dm3) 2,4 2,6 Massa unitária (kg/dm3) 1,7 1,4 Coeficiente de Vazios (%) 29,2 46,2 Volume de pasta da argamassa para 1000 dm3 (dm3) 292 462 Massa específica da pasta (kg/dm3) 1,81 1,81 Massa da pasta para 1000 dm3 (kg) 528,5 836,2 Consumo de cimento (kg/m3) 352,3 557,5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
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