Agregados - Resumo do livro Materiais de Construção

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Livro: Materiais de Construção, L.A. Falcão Bauer
Resumo do CAP 4. AGREGADOS
DEFINIÇÃO
O agregado é o material particulado, de atividade química praticamente nula, constituído de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos, sendo conhecido por filer, pedra britada, bica-corrida, rachão, etc. 
Pode ser classificado segundo: 
ORIGEM
- Naturais: quando encontrados na natureza (areia e cascalho).
- Industrializados: quando usam de processos industriais para obter um tamanho de partículas (matéria-prima pode ser rocha, escoria de alto forno e argila).
DIMENSÕES DAS PARTÍCULAS
- Miúdo: Areias.
- Graúdo: Cascalhos e britas.
PESO ESPECÍFICO APARENTE
- Podem ser leves, médios e pesados, de acordo com a densidade média aparente do material.
PRODUTOS INDUSTRIALIZADOS
Dentre os produtos industrializados temos: 
- BRITA: Agregado obtido a partir de rochas compactas ocorrentes em depósitos geológicos, pelo processo de fragmentação controlada. 
- PEDRA BRITADA: Produzida em 5 graduações, denominadas em ordem crescente de diâmetros médios. Pedrisco, Pedra 1, Pedra 2, Pedra 3 e Pedra 4.
- PÓ DE PEDRA: Mais fino que o pedrisco, possui intervalo de granulometria de 0 a 4,8mm.
- AREIA DE BRITA: Obtida dos finos resultantes da produção de brita, com graduação entre 0,15 a 4,8mm.
- FÍLER: Granulometria de 0,005 a 0,0075mm. Tem a mesma grandeza dos grãos do cimento.
- BICA – CORRIDA: Material britado no estado em que se encontra na saída do britador. A primária possui graduação aproximada de 0/300, e secundaria 0/76.
- RACHÃO: Material que passa no britador primário e fica retido na peneira de 76mm.
- RESTOLHO: Material granular de grãos em geral friáveis, que normalmente contém um aparcela de solo.
- BLOCOS: Fragmentos de rocha acima do metro, que depois de reduzidos de tamanho, vão alimentar os britadores.
MATÉRIA PRIMA
Existem várias rochas usadas para a fabricação de agregados, sendo que em cada região, haverá rocha de natureza mais vantajosa e abundante, para o uso, dependendo da necessidade de produção. Dentre as comumente exploradas, estão o granito, basalto, gnaisse, calcário, arenito, escoria de alto-forno, hematita, entre outras.
BRITA
- PEDRA BRITADA:
- Caracterização: A pedra britada é o produto da cominuição de rocha que se caracteriza por tamanhos nominais de grãos enquadrados entre 2,4 e 64mm. 
- Processamento: Para cumprir com a NBR 7211, seria necessário a seguinte serie de peneiras: 64-68-25-19-9,5-2,4, porém na prática a série pode ser 76-45-27-16-9-2-2,4.
- Propriedades Físicas: As propriedades físicas das rochas das pedreiras diferem de uma para outra, com três exceções na rocha gnáissica.
-Usos: A NBR7211 emprega o agregado em: concreto de cimento, concreto asfáltico, argamassas, pavimentos rodoviários, lastro de estradas de ferro, enrocamentos, aterros, correção de solos.
- PÓ DE PEDRA: É formado de todo material que passa na peneira industrial de 2,4mm e sua curva granulométrica pode diferir algum tanto em cada pedreira.
- AREIA DE BRITA: É produzida a partir da agua de lavagem da brita, que após ser levada para o separador, é retirada a areia. Essa areia tem graduação média de 0.15/4.8.
- FILER: É o material fino que decanta nos tanques das instalações de lavagem de brita, que depois de ser retirado, opera em tanques alternados em processo de decantação e extração.
- BICA-CORRIDA: Trata-se em geral da brita-corrida secundária.
- RACHÃO: É a fração acima de 76mm da bica-corrida secundária e primária.
- RESTOLHO: É o subproduto de rochas menos sã.
- BLOCOS: Resultado dos fogos de bancada e suas dimensões dependem da morfologia da rocha e do tamanho do britador primário.
LEVES
Os materiais mais leves são: argila expandida, escória de alto-forno, vermiculita, 
PESADOS
Os materiais pesados são: hematita e barita.
PRODUTOS NATURAIS
Dentre os produtos naturais, temos:
- AREIA: 
- Definição: Sedimento clástico inconsolidado de grãos em geral quartzos, formada de grãos de diâmetros entre 0,06 e 2,0mm.
- Origem: Provêm de rios, de cava, de britagem, de escória, de praias e dunas.
- Usos: Pode ser utilizada em preparo de argamassas, concreto betuminoso, concreto de cimento, pavimentos rodoviários, filtros, bases de pisos e assentamento de paralelepípedos em ruas.
- CASCALHO:
-Definição: Sedimento fluvial de rocha ígnea inconsolidado, formado de grãos de diâmetro superior a 5mm.
ÍNDICES DE QUALIDADE
- Resistencia à compressão: A resistência muda de acordo com o esforço de compressão que se exerça paralela ou perpendicular a veio da pedra (diaclase).
- Resistencia à atração: Depende da direção do esforço, e é determinada pelo ensaio diametral, em que um corpo de prova cilíndrico é submetido a um esforço perpendicular ao eixo do cilindro. 
- Resistência à abrasão: Desgaste superficial dos grãos, quando sofrem atrito. Ela mede a capacidade que o agregado possui de não se alterar quando for manuseado (carregamento, basculamento, estocagem). O ensaio de resistência a abrasão é feito na máquina Los.
- Angeles: onde o agregado é colocado junto as bolas de ferro dentro de um cilindro oco. Quando o cilindro é girado, o agregado é submetido a atrição. O que passa da peneira 1,7mm após o processo é considerado o material que se desgastou.
- Esmagamento: Quando submetido a compressão, o agregado pode se fraturar e alterar a distribuição granulométrica, como o arredondamento das pontas de arestas. Essas resistência é importante quando em base de macadame hidráulico e em enrocamentos, onde os grãos precisam manter as suas arestas, para que não percam o entrosamento.
- Resistencia ao choque: Em moles de enrocamentos, as dimensões dos blocos são críticas, por isso é importante que os blocos não se partam durante a colocação, para manutenção da estabilidade.
- Forma dos grãos: Quanto às dimensões C Comprimento, L Largura e, E Espessura, classificam-se em alongados, cúbicos, lamelares e discoides, conforme sejam as relações entre as dimensões:
- Quanto a formação de superfícies: 
 - Angulosos, quando apresentam arestas vivas e pontas (britas).
 - Arredondados, quando não apresentam arestas vivas (seixos).
- Quanto á forma das faces:
 - Conchoidal, quando tem uma ou mais faces côncavas.
 - Defeituoso, quando apresentam trechos convexos.
A forma dos grãos interfere na compacidade, trabalhabilidade de argamassas e ângulo de atrito interno. A influência da forma se mostra muito mais acentuada nos agregados miúdos, onde se usarmos areia industrial na confecção de uma argamassa, obteremos uma massa extremamente rija, sendo chamada de argamassa dura. Os agregados naturais possuem grãos cuboides, com superfícies irregulares, além de possuírem maior resistência à desgraduação.
Concretos preparados com agregados, de britagem exigem 20% mais água de amassamento em relação aos que usam agregados naturais, sendo os grãos lamelares os mais prejudiciais. Apesar disso concretos de agregados de britagem tem maiores resistências ao desgaste e à tração, devido à maior aderência dos grãos à argamassa. 
- Índice de forma: (NBR 7809) é a relação entre a maior dimensão C (comprimento) e a menos dimensão E (espessura), determinados por paquímetros. São necessários 200 grãos para representar uma amostra.
- Coeficiente Volumétrico: Relação volume V do grão e o da esfera de diâmetro D, sendo D a maior dimensão do grão.
- Impurezas: As impurezas dos agregados são analisadas na seção que trata das areias
- Friabilidade: Tendência do material a se desagregar quando submetido a tensão, mesmo moderada. Alguns fragmentos de alteração de granito são muito friáveis (desintegram facilmente).
- Resistência aos sulfatos: Capacidade que o material possui ao resistir aos ataques químicos causados pelos sulfatos.
PROPRIEDADES FÍSICAS
- Massa Específica (massa específica absoluta): é a massa da unidade de volume do material em que se constituem os grãos do agregado. A massa especifica do agregado miúdo é regida pela NBR 9976, enquanto a do graúdo é regida pela NBR 9937.
- Massa Específica Aparente: chamada de massa unitária ou massa barimétrica,é a massa da unidade de volume do agregado. Esse valor pode variar caso variem o grau de adensamento e a capacidade do agregado em questão. O ensaio de massa unitária e estabelecido pela NBR 7251. Para agregados adensados, usa-se a NBR 781. 
- Porosidade: o agregado é material granular. O espaço que, naturalmente fica entre os grãos é denominado vazio. Chama-se porosidade a relação entre o volume de vazios existentes e o volume do agregado. 
- Compacidade: Relação entre o volume total ocupado pelos grãos e o volume do agregado. Em um mesmo agregado, tanto a compacidade quanto a porosidade não são constantes. Estes parâmetros variam conforme o grau de adensamento. Este último depende do índice de vazios no estado solto até o de máxima capacidade compatível com o agregado.
- Índice de vazios: Relação entre o volume total de vazios e o volume total de grãos.
-Granulometria: os agregados são encontrados em diversos tamanhos. Se um determinado grão é retido em uma peneira, dentro de uma faixa granulométrica, ele é caracterizado então por tal tamanho. O agregado 4,8/19,5 é um agregado que passa pela peneira 19,5 e retém na peneira 4,8. Para conhecer um agregado, precisamos conhecer as parcelas presentes na amostra, pois existem uma série de fatores além da dimensão que fazem com que o agregado não seja completamente peneirado.
- Peneiras Padronizadas: A dimensão de abertura das peneiras é abordada pela NBR 5734. Essa norma define 4 series de peneiras com abertura crescente geometricamente. A primeira série é chamada normal, enquanto as outras são chamadas intermediarias. 
- Distribuição granulométrica: é a distribuição, realizada através de ensaios, que a amostra de agregado adquire ao ser peneirada e pesada.
- Finura: Um certo agregado tem grãos de dimensões menores que outro, dessa forma, ele terá maior finura que o outro agregado. 
- Modulo de Finura: Num ensaio de distribuição granulométrica, somam-se as porcentagens retidas ate cada peneira da série normal, e posteriormente, divide-se o resultado por 100. A isso nomeamos o modulo de finura de um agregado. 
- Superfície especifica: Soma das áreas das superfícies de todos os grãos contidos na massa unitária ou volume unitários do agregado. A superfície especifica serve para bem caracterizar a finura de um material granulado, seja quão fino ele for o volume do modulo aumenta. Esse parâmetro é mais usado para grãos de granulometria, extremamente pequena, como o filler e o cimento.
- Teor de Umidade: Relação entre a massa de agua absorvida pelo agregado preenchendo total ou parcialmente os vazios, e a mesma desse modelo agregado quando seco. 
- Umidade Superficial: Agua absorvida pelos grãos dos agregados miúdos. Para este ensaio usa-se a NBR 9775, além do vidro que Chapmann, para experimentação. A absorção de agua é explicada devido aos poros existentes no material dos grãos. 
- Inchamento: Aumento de volume que a areia seca sofre ao absorver agua. Chama-se coeficiente de inchamento a relação dos índices de areia úmida e areia seca.
- Coesão: A coesão de um material granular é a existência ao cisalhamento quando o material não está sujeito a compressão. Desprezível nos agregados graúdos. As areias, quando úmidas, apresentam resistência ao cisalhamento causada pela tensão capilar da agua.
- Fragilidade: O material se fratura com pequenas tensões, e deformação visível.
- Maleabilidade: Propriedade dos materiais se deformarem fácil, e extensamente sobre baixa pressão.
- Tenacidade: Propriedade dos materiais, entre a fragilidade e maleabilidade, de se fraturarem sob alta tensão, com pequena ou média deformação.
- Adesividade ao betume: Capacidade que o betume tem de se manter aderente ao agregado, quando em contato com a agua.
AGREGADOS PARA CONCRETO
- CONDIÇÕES GERAIS: Os agregados constituem um componente importante no concreto e contribuem com aproximadamente 80% do peso e 20% do custo estrutural, sem aditivos, de FCK da ordem de 15mpa. 
O calcário e o arenito podem ser usados desde que suas resistências atendem os valores estabelecidos, além da resistência a ambientes ácidos. A areia de cava possui argila, que rediz a aderência dos grãos, o que faz a concentração máxima ser de 3%. Não devem existir impurezas orgânicas, pois prejudicam o endurecimento, bem como não devem conter argila, humos, turfa, carvão composto de enxofre e ferro, etc. 
- Resistências: Quanto as resistências mecânicas características do concreto, temos: a resistência a compressão, tração e choque, abrasão. 
- Forma de grãos: A forma dos grãos do agregado graúdo influi na qualidade do concreto, pois lhe altera a trabalhabilidade, afetando as condições de bombeamento, lançamento e adensamento. Os grãos podem ser classificados em cuboides, alongados e lamelares. O cascalho apresenta grande quantidade de grãos cuboides, de forma arredondada e suas superfícies lisas. Já as britas basálticas tem grande quantidade de deformidade nos grânulos, sendo que essas irregularidades tem maior superfície especifica que os grãos cuboides, além de poderem ficar presos nas armaduras do concreto, fazendo um preenchimento irregular e causando “ninhos de ratos”, altamente nocivo ao desenvolvimento da peça estrutural.
As formas arredondadas do cascalho garantem maior trabalhabilidade, e lisura nas superfícies. Quando aumentamos a quantidade de grãos alongados ou lamelares, o concreto perde a trabalhabilidade. Para que se consiga obter um concreto com teor de grãos disformes a mesma resistência de um outro feito com brita de baixo teor, será necessário um maior gasto com cimento, haja vista que serão necessários mais grãos finos além de mais agua de amassamento. Tudo isso demanda mais cimento e um concreto mais dispendioso. 
Nas pedreiras, a obtenção de brita sem excesso de grãos irregulares torna-se de alta prioridade, sendo que o maior consumidor das britas é a confecção de concreto. No entanto, quando são usados grãos irregulares, sua aderência a argamassa é maior, o que resulta num concreto com maior resistência (mantidas as mesmas condições do traço). 
-Impurezas: Quanto as impurezas, é quando ocorrem nos agregados miúdos a presença de impurezas que tem maior efeito no concreto. No agregado graúdo, as impurezas de natureza pulverulentas tem a mesma influencia que o material impalpável dos próprios agregados. Fragmentos macios e friáveis presentes no agregado alteram a distribuição granulométrica e introduzem material de alta absorção de agua, alterando a trabalhabilidade e a resistência do concreto.
-Reatividade potencial: Quanto a reatividade potencial, o agregado não deve apresentar condições de uma possível reação com os álcares do cimento. Estes, reagindo em presença de alguns agregados, aumentam o volume do concreto, deteriorando as estruturas. Os agregados naturais contem sílica hidratada, que podem reagir intensamente com alguns tipos de rocha, essas reações são influenciadas por fatores como teor de álcares total do cimento, forma como o alcare é liberado, reação k2O/NA2O, dosagem do concreto, granulometria e reatividade dos agregados. 
-Massa específica absoluta: A massa especifica absoluta de agregado tem reflexo direto na massa especifica do concreto já que ele contribui com cerca de 80% da massa de concreto e dentre os componentes do concreto, é o único que possui densidade variável. O concreto produzido com granito possui massa especifica de 2.400kg/m3, podendo chegar a valores inferiores a 1.000, quando usamos agregados leves, e mais de 4.500 quando há uso de material pesado. 
-Massa específica aparente: massa especifica aparente diz respeito ao índice de vazios, ao qual deve ser baixo para que obtenhamos um concreto de boa qualidade. Tende-se então a usar-se o agregado de maior diâmetro compatível com a peça a concretar, isto é: dimensões e concentração de armadura. Uma maneira de obter um agregado de máxima densidade e máxima diâmetro é misturar dois agregados graúdos. A mistura que apresentar maior densidade aparente será a de maior compacidade, ou de mínimos vazios. 
-Distribuiçãogranulométrica: A distribuição granulométrica tem influência na trabalhabilidade do concreto fresco. Quanto maior a porcentagem de material fino (perto de 0,15mm), maior a necessidade de agua de amassamento, e consequentemente do cimento. Devemos ainda considerar a maior presença de grãos de finura inferior (cerca de 0,076mm) e próxima ao do cimento, pois estes se misturam com os grãos do cimento, criando descontinuidade na argamassa e reduzindo a resistência (a grande superfície desse material requer muita agua de molhagem). Isto também acarreta uma maior quantidade de cimento, aumentando a retração e a permeabilidade do concreto. 
Em pequenas obras, com um pequeno volume de concreto, é melhor administrar os agregados disponíveis. No entanto quando se trata de obras grandes, se faz necessário a instalação de locais para produção própria de agregado, para melhor adequação a obra, com maior qualidade e menos custo. 
- Modulo de finura - Superfície especifica: Quanto menor o modulo de finura, ou quanto menor a superfície especifica, tanto mais agua será necessária, e, portanto, mais cimento para manter o fator agua cimento pré estabelecido. 
- Teor de umidade: É necessário considerar o teor de umidade do agregado miúdo que leva consigo, cerca de 15% do total da agua de amassamento. O teor de umidade do agregado graúdo, se não estiver encharcado, não interfere nas características do concreto.
- Absorção de agua: A água absorvida pelos agregados é função da maior ou menor porosidade. Se não for considerada agua absorvida, esta pode interferir a relação entre agua e cimento.
- Inchamento: O inchamento do agregado miúdo só terá de ser levado em conta caso a dosagem do concreto não seja feita por volume dos agregados. Este método tem baixa precisão e é usado em obras de pequena responsabilidade.
- Aderência: Os grãos de agregados da superfície altamente rugosa possui maior resistência ao deslocamento da argamassa que os grãos com superfície lisa. O concreto confeccionado com a brita tem maior resistência à compressão, caso seja mantido o mesmo traço.
- Teor de cloretos: Tem efeito deletérios em concretos armados para estruturas. São aceleradores de pega, porém, atacam o aço das armações, o que podem aumentar até 16 vezes o tamanho da seção reta da peça.
- Índice de qualidade: Índice que permite qualificar dois agregados quanto ao conjunto de suas características com referência ao desempenho dos concretos com eles confeccionados.
- Resistência ao fogo: Em caso de incêndio, o comportamento dos agregados em altas temperaturas, dirá muito sobre o que ocorrera com o concreto. Os agregados de calcário são menos afetados pelo fogo que os de granito, pelo seu menor coeficiente de dilatação. O granito e o gnaisse, fissuram com temperaturas acima de 500ºC, enquanto o basalto não se altera com o calor.
- Isolamento termo acústico: A condutividade térmica do concreto cresce com o aumento de densidade, porém, o agregado também interfere nesse parâmetro, dependendo de sua composição mineralógica e granulométrica. A massa especifica aparente do concreto é fundamental para o isolamento acústico pois, o coeficiente de redução acústica é proporcional ao logaritmo da massa em 1m² de parede.
PROPRIEDADES DO CONCRETO LIGADAS AO AGREGADO
-Resistência a compressão: Depende do fator agua cimento que, por sua vez, depende da distribuição granulométrica dos agregados. A distribuição deve permitir uma mistura máxima de compacidade. 
-Retração: Os agregados não tem influência na retração do concreto e deve ser inerte, não reagindo com os agentes os quais o concreto estiver exposto. Não deve conter produtos que reage com o aço das armaduras nem com o meio ambiente.
-Trabalhabilidade: Uma argamassa, para ter uma mesma trabalhabilidade com agregados diferentes, necessitará de tanto mais agua quanto mais elevada for a superfície especifica (mais fino for o agregado).
- Higroscopia: Ao contrário da permeabilidade, a ascensão capilar (higroscopia) diminui quando aumenta o tamanho médio dos capilares. A preparação dos concretos com areia grossa, ou sem finos reduz a higroscopia. Para obter a redução de permeabilidade e higroscopia devemos usar aditivos. 
-AGRGADOS PARA PAVIMENTOS RODOVIÁRIOS: O agregado usado no preparo do subleito é a bica-corrida; para o esqueleto das bases de macadame é usada a pedra brita originada de rocha sã; e o material de enchimento tem graduação de 0,075/4,8, correspondendo a mistura das areias grossas e finas.
- AGREGADO PARA LASTRO FERROVIÁRIO: Para este uso, o agregado deve provir de rochas sãs, de densidade superior a 2,4 e resistentes aos choques. A distribuição granulométrica deve ser fechada, com graduação de 12/50 e os grãos devem ser regulares com não menos de 90% de grãos cuboides.
- AGREGADOS PARA QUEBRA-MARES DE ENROCAMENTO: As características principais para a pedra destinada a esse uso são: densidade, absorção de água e tenacidade. A rocha deve ser a de maior densidade disponível, deve absorver o mínimo de agua e deve ser sã para que não haja a possibilidade de se alterar por estar imersa em agua do mar.