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AGREGADOS E AGLOMERANTES CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO SISTEMAS ESTRUTURAIS E CONSTRUTIVOS PROFESSOR: RAFAEL CRISTELLI 1. AGREGADOS: Definição: “Material granular, sem forma ou volume definido, de atividade química geralmente inerte”. (AMBROZEWICZ, 2012). Em geral, são acrescidos ao cimento e à água, para se obterem as argamassas e os concretos. Usos dos Agregados: • Lastro de vias férreas • Bases de calçamento • Drenagem • Rodovias • Argamassas • Concretos 0 10 20 30 40 50 AGREGADO GRAÚDO (BRITA) AGREGADO MIÚDO (AREIA) CIMENTO ÁGUA ADITIVOS QUÍMICOS Cerca de 70% a 80% do concreto é constituído de agregados. Decorre daí a importância em termos econômicos do uso de agregados com especificações técnicas adequadas. PROF.: RAFAEL CRISTELLI Quais as finalidades dos agregados nos concretos e argamassas? Classificados segundo ensaios específicos, os agregados definem algumas características desejadas em um concreto ou argamassa, como por exemplo o controle de retração e resistência, a um custo baixo. Destacam-se as funções: Transmitir as tensões aplicadas ao concreto através dos grãos. Geralmente, a resistência à compressão dos agregados é superior à do concreto; Reduzir o efeito das variações volumétricas causadas pela retração. Quanto maior o teor de agregados em relação à pasta de cimento, menor será a retração. Fonte: adaptação de http://www.tecnosilbr.com.br/conteudo/?p=119 http://www.tecnosilbr.com.br/conteudo/?p=119 1.1 CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS: 1.1.1 QUANTO À ORIGEM: AGREGADOS NATURAIS São encontrados na natureza sob a forma definitiva de utilização: areia de rios, seixos rolados, cascalhos, pedregulhos, etc. AGREGADOS ARTIFICIAIS (modo de obtenção) São os que precisam de um trabalho de afeiçoamento pela ação do homem, a fim de chegarem à situação de uso como agregado: as areias artificiais e as pedras obtidas por moagem de fragmentos maiores. AGREGADOS INDUSTRIALIZADOS Aqueles que são obtidos por processos industriais: argila expandida, escória britada, vermiculita, etc. 1.1.2 QUANTO ÀS DIMENSÕES DAS PARTÍCULAS (GRANULOMETRIA) AGREGADOS MIÚDOS (areia grossa, areia média, areia fina) Areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT de 4,8 mm (peneira de malha quadrada com abertura nominal de “x” mm, neste caso 4,8 mm) e ficam retidos na peneira ABNT 0,075 mm. AGREGADOS GRAÚDOS (pedrisco, brita 0, brita 1, brita 2, brita 3, brita 4, pedra de mão) O agregado graúdo é o pedregulho natural, ou a pedra britada proveniente do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambos, cujos grãos passam pela peneira ABNT 152 mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8 mm. 1.1.3 QUANTO À MASSA UNITÁRIA / DENSIDADE (kg/m3) AGREGADOS LEVES < 1120 kg/m³. Utilizados em concretos e argamassas leves. Exemplos: pedra pomes, vermiculita, escória de alto-forno, granulados de cortiça e EPS, argila expandida. AGREGADOS NORMAIS De 1500 a 1800 kg/m³ Areias, seixos e pedras britadas em geral, geralmente utilizados na produção de concretos convencionais, com 2250 a 2450 kg/m³. AGREGADOS PESADOS > 1800 kg/m³. Utilizados em argamassas e concretos pesados, conforme demanda. Exemplos de agregados pesados: barita, limonita e magnetita. Exemplo de uso: substituição à painéis de chumbo, locais de raio X. PROF.: RAFAEL CRISTELLI 1.2 EXEMPLOS DE AGREGADOS PROF.: RAFAEL CRISTELLI Argila Expandida Seixos Rolados Vermiculita Barita 1.2 EXEMPLOS DE AGREGADOS PROF.: RAFAEL CRISTELLI 1.2 EXEMPLOS DE AGREGADOS PROF.: RAFAEL CRISTELLI 2. AGLOMERANTES: Definição: Aglomerante é o material ativo, com propriedades ligantes, geralmente pulverulento (que se apresenta em estado de pó fino), que promove a união entre os grãos dos agregados. Os aglomerantes são utilizados na obtenção de argamassas e concretos e quando misturados com a água formam uma pasta que se solidifica endurece devido à reações químicas ou por simples secagem com o passar do tempo. PROF.: RAFAEL CRISTELLI PRINCIPAIS AGLOMERANTES: CIMENTO CAL GESSO BETUME ARGILA Definição 02: “...materiais pulverulentos que se hidratam na presença de água formando uma pasta resistente capaz de aglutinar agregados, dando origem a argamassas e concretos” (RIBEIRO, PINTO, STARLING, 2011). 2.1 CLASSIFICAÇÃO DOS AGLOMERANTES: PROF.: RAFAEL CRISTELLI 2.1.1 QUANTO À COMPOSIÇÃO DO MATERIAL: SIMPLES Material puro que funciona como aglomerante. Exemplo: Cimento, cal e gesso. MISTO É a mistura de dois ou mais aglomerantes simples. Exemplo: Mistura pronta de cimento e cal. COM ADIÇÕES ATIVAS Mistura de dois ou mais aglomerantes com materiais reativos. Exemplo: Cal pozolânica, sílica ativa. COM ADIÇÕES INERTES Mistura de dois ou mais aglomerantes com materiais inertes, ou seja, não influenciam as reações de secagem e pega. Exemplo: Cimento com adição de corante 2.1.2 QUANTO AO PROCESSO DE PEGA E ENDURECIMENTO HIDRÁULICOS (ATIVO) SIMPLES OU COMPOSTOS “REAÇÕES QUÍMICAS PELO PROCESSO DE HIDRATAÇÃO” Aglomerante cuja pasta apresenta a propriedade de endurecer apenas pela reação com a água e que, após seu endurecimento, resiste satisfatoriamente quando submetida à ação da água (NBR 11172/90). Os hidráulicos simples são constituídos de um único aglomerante, podendo ser misturados a outras substâncias, em pequenas quantidades, com a finalidade de regular sua pega. Já os hidráulicos compostos possuem adição de materiais com propriedades cimentícias, tais como a Pozolana, Escórias, etc. Ex.: Hidráulico Simples: Cimento Portland Comum, Cal Hidráulica. Ex. Hidráulico Composto: Cimento Portland Pozolânico. AÉREOS (ATIVO) Aglomerante cuja pasta apresenta propriedade de endurecer por reação de hidratação ou pela ação química do CO2 presente na atmosfera e que, após endurecer, não resiste satisfatoriamente quando submetida a ação da água (NBR 11172/90). Exemplos: Gesso e cal aérea. INERTES Aglomerantes que endurecem por simples secagem. Exemplo: Argila e betume. 2.2 CONCEITOS IMPORTANTES: PROF.: RAFAEL CRISTELLI PROPRIEDADES DOS AGLOMERANTES: Hidratação (NBR 11172/90): Processo químico pelo qual um aglomerante de origem mineral reage com a água. Hidraulicidade (NBR 11172/90). Propriedade que caracteriza os aglomerantes hidráulicos de endurecer por hidratação, com desenvolvimento de resistência mecânica. Início de Pega: definida como sendo o tempo de início do endurecimento. A pega se dá, quando a pasta começa a perder sua plasticidade. Solidificação da pasta. Fim de Pega: o fim da pega se dá quando a pasta se solidifica totalmente, não significando, no entanto, que ela tenha adquirido toda a sua resistência, o que só será conseguido após anos. 2.3 CIMENTO: PROF.: RAFAEL CRISTELLI Definição: “Cimento Portland é um pó fino com propriedades aglutinantes, que endurece sob ação da água. Depois de endurecido, permanece estável, e mesmo sob ação de água, não se decompõe mais, , sendo portanto, um aglomerante hidráulico” (AMBROZEWICZ, 2012). O cimento Portland é composto de clínquer, com adições de substâncias que contribuem para suas propriedades ou facilitam o seu emprego. Na realidade, são as adições que definem os diferentes tipos de cimento. As principais adições são: gesso (gispsita – sulfato de cálcio), escória de alto-forno, sílica ativa, metacaulim, materiais pozolânicos, fíler calcário, cinza volante e cinza de casca de arroz. PROF.: RAFAEL CRISTELLI O calcário e a argila são moídos finamente e com eles prepara-se uma mistura contendo aproximadamente 1 parte de argila para 4 partes de calcário. Em seguida, a mistura é cozida até a temperatura de 1450ºC, obtendo-se um material granulado chamado clínquer portland. O clínquer é então moído com pequena porção de gesso (+ ou – 5%), sendo o pó fino resultante, de cor cinza, o Cimento Portland. Para obter os diferentes tipos de cimento adicionam-se outros materiais ativos anteriormente mencionados.Fonte: AMBROZEWICZ, 2012. p77 2.3.1 PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO CIMENTO: 2.3.2 COMPONENTES DO CIMENTO (ADIÇÕES): PROF.: RAFAEL CRISTELLI 2.3.3 DENOMINAÇÃO, ADIÇÕES E CLASSES DOS CIMENTOS: PROF.: RAFAEL CRISTELLI CPBnão estrutural Cimento Portland Branco Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação estes cimentos são designados pela sigla original acrescida de “RS”. Ex. CP V-ARI-RS, CP III-32 RS estes cimentos são designados pela sigla original acrescida de “BC”. Ex. CP IV-32 BC estrutural CPB – 32 Cimento Portland Resistente a Sulfatos material carbonático (até 5%) Cimento Portland de Alta Resistência Inicial pozolana (15 – 50%)Cimento Portland Pozolânico escória (35 – 70%)Cimento Portland de Alto-Forno CP II F – 32 CP II-F – 40 CP III – 32 CP III – 40 CP IV – 32 CP V – ARI filer (6 – 10%) CP II-Z – 32pozolana (6 – 14%) escória (6 – 34%) Cimento Portland Composto CP I-S – 32 CP I-S – 40 CP II-E – 32 CP II-E – 40 Escória, pozolana ou filer (até 5%)Cimento Portland Comum Sigla Tipo – ClasseTipo de AdiçãoDenominação PROF.: RAFAEL CRISTELLI 2.3.4 PROPRIEDADES DO CIMENTO: Finura: influencia sua reação com a água, quanto mais fino, mas rápida será a reação e maior será a resistência a compressão, principalmente nos primeiros dias. Aumenta também a impermeabilidade trabalhabilidade e a coesão dos concretos. Diminui a exsudação (migração da água - subida da água - existente na composição para a superfície deste material) (AMBROZEWICZ, 2012). Expansibilidade: a existência de cal livre ou magnésia livre em , teores elevados em sua composição, ao serem combinadas com água, produzindo Ca(OH)2 e Mg(OH)2, podem provocar fissuração excessiva em um concreto com esse cimento. Pega do cimento: Classificação brasileira com relação ao tempo de início de pega: cimentos de pega normal tempo > 60 minutos cimentos de pega semi-rápida < 60 minutos cimentos de pega rápida tempo < 30 minutos No caso dos cimentos de pega normal, o fim da pega se dá, de cinco a dez horas depois do lançamento da água ao aglomerante. Nos cimentos de pega rápida, o fim da pega se verifica poucos minutos após o seu início. Calor de hidratação: Reações exotérmicas Resistência a compressão: Medida a partir da ruptura de corpos de prova cilíndricos, com traços normalizados. De acordo com sua composição e finura, tem curvas Resistência x Idade distintas, determinando seu emprego em determinados serviços (AMBROZEWICZ, 2012). PROF.: RAFAEL CRISTELLI 2.3.5 PRINCIPAIS ADIÇÕES E IMPACTOS NO CIMENTO: Gesso: controlar o tempo de pega, sendo assim, este é adicionado a todos os tipos de cimento Portland, em geral na proporção de 3% de gesso para 97% de clínquer. Escória de alto-forno: Subproduto de alto-fornos com propriedade de ligante muito resistente. Eleva a resistência final e durabilidade do concreto (dosagens adequadas). Fíller Calcário: composto basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3), encontrado abundantemente na natureza. Elemento de preenchimento, capaz de penetrar nos interstícios das demais partículas e agir como lubrificante, tornando o produto mais plástico e não prejudicando a atuação dos demais elementos. Trabalhabilidade. Materiais pozolânicos: as argamassas e concreto adquirem maior impermeabilidade. “As diferenças estão na composição do material, o que pode impactar suas características e propriedades de resistência, trabalhabilidade, durabilidade e impermeabilidade. A disponibilidade dos tipos de cimento depende primordialmente da demanda de mercado e da região.” Dica para consulta: https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/cimento-diferentes-tipos-e-aplicacoes_11959_0_1 https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/cimento-diferentes-tipos-e-aplicacoes_11959_0_1 2.4 CAL: PROF.: RAFAEL CRISTELLI Definição: “Aglomerante cujo constituinte principal é o óxido de cálcio ou então o óxido de cálcio em presença natural do óxido de magnésio, hidratados ou não” (YAZIGI, 2013). É um material pulverulento de cor esbranquiçada obtido a partir de rochas calcárias com elevados teores de carbonato de sódio de cálcio, como é o caso da calcita (CaCO3) e, dolomita (CaCO3 MgCO3), além de resíduos de ossos e calcários marinhos. É utilizado em forma de pasta ou de argamassa. O produto que se obtém com a calcinação do carbonato de cálcio recebe o nome de cal virgem, ou cal viva, que ainda não é o aglomerante usado em construção. O óxido deve ser hidratado para virar hidróxido de cálcio denominado de cal extinta ou cal queimada. O processo de hidratação da cal virgem pode ser executado no canteiro de obras. As pedras são colocadas em tanques onde ocorre a sua extinção ao se misturarem com a água. CAL EXTINTA: O fenômeno de transformação de cal virgem em cal extinta é exotérmico, isto é, se dá com grande desprendimento de calor (250 cal/g, podendo em alguns casos a temperatura atingir 400 0C), o que torna o processo altamente perigoso. Após a hidratação das pedras, o material deverá descansar por 48 horas no mínimo, antes de ser utilizado na obra. CAL VIRGEM: A cal viva ou cal virgem é distribuída no comércio em forma de pedras, como saem do forno ou mesmo moídas e ensacadas. Preço menor que a cal hidratada. CAL HIDRATADA: Há algumas dezenas de anos, toda obra tinha lá seu tanque de queima de cal, onde as pedras de cal virgem eram moídas, misturadas com água e deixadas a “curtir”, preparando a chamada “cal hidratada”. Este processo era necessário para que se obtivesse as vantagens que só a cal hidratada pode oferecer em termos de poder aglomerante e plasticidade. Hoje, a Cal hidratada é um produto manufaturado que sofreu em usina o processo de hidratação. É apresentada como um produto seco, na forma de um pó branco de elevada finura. A cal é encontrada no mercado em sacos de 20 kg. A cal hidratada oferece sobre a cal virgem algumas vantagens, entre elas: maior facilidade de manuseio, por ser um produto pronto, eliminando do canteiro de obras a operação de extinção e maior facilidade de transporte e armazenamento. A cal pode ser utilizada como único aglomerante em argamassas para assentamento de tijolos ou revestimento de alvenarias ou em misturas para a obtenção de blocos de solo/cal, blocos sílico/calcário e cimentos alternativos. Durante muito tempo a cal foi largamente empregada em alvenarias, que vêm atravessando muitos séculos de vida útil. Atualmente o maior emprego da cal se dá misturada ao cimento Portland. Calcinação: Processo que consiste em submeter o calcário (CaCO3), já preparado, a temperaturas que chegam a 1200°C, obtendo-se o óxido de cálcio (cal viva), com desprendimento de gás carbônico (RIBEIRO, PINTO, STARLING, 2011). A partir da "queima" da pedra calcária em fornos, obtemos a "cal viva" ou "cal virgem". Esta não tem aplicação direta em construções, sendo necessário antes de usá-la, fazer a "extinção" ou "hidratação" pelo menos com 48 horas de antecedência. Hidratação ou Extinção da CAL: Para ser utilizada na construção civil, a cal deverá ser hidratada, obtendo-se o hidróxido de cálcio e desprendimento de calor, trata-se de uma reação exotérmica (RIBEIRO, PINTO, STARLING, 2011). A hidratação consiste em adicionar dois ou três volumes de água para cada volume de cal. Há forte desprendimento de calor e após certo tempo as pedras se esfarelam transformando-se em pasta branca, a que se dá o nome de "CAL HIDRATADA" . CaO + H2O –> Ca(OH)2 + calor Ca(OH)2 – Hidróxido de cálcio (cal hidratada ou extinta) Aplicação: A cal hidratada tem o uso bem difundido na construção civil, especialmente em argamassas para assentamento de tijolos (adobes e tijolos cerâmicos), pedras (pedra + cal - sistemas construtivos do colonial), revestimentos de paredes, devido à sua trabalhabilidade e durabilidade e acabamentos de parede (pintura à cal – sistemas construtivos do colonial) Endurecimento da cal aérea: Ocorre pelo contato com o ar 2.4.1 Processos de preparação da CAL: PROF.: RAFAEL CRISTELLI PROF.: RAFAEL CRISTELLI Argamassa de assentamento e revestimento – emboço e reboco– pintura, misturas asfálticas, materiais isolantes, misturas solo – cal, estuques, etc.; Proporciona economia por ser um aglomerante mais barato que o cimento; Permite maior capacidade de incorporação de areia; Tem maior plasticidade; Apresenta maior capacidade de retenção de água; Possibilita certo grau de isolação térmica devido à maior refletibilidade; Como aglomerante, tem capacidade razoável de resistência à tração e compressão; Melhora as condições de resistência ao aparecimento de fissuras e trincas; Apresenta ausência de eflorescências; Pequena capacidade de reconstituição autógena (mesmo material) das fissuras; Tem maior resistência à penetração de água; Detém propriedades assépticas por desenvolver um meio alcalino; É compatível com diversos sistemas de pintura; Permite efeito estético e de acabamento muito bons; Proporciona durabilidade. 2.4.2 Usos e propriedades da cal (Yazigi, 2013): PROF.: RAFAEL CRISTELLI 2.4.3 Classificação das cales hidratadas: Qualidade: As cales hidratadas são classificadas de acordo com sua composição, recebendo o título de CH-I, CH-II ou CH-III. A sigla “CH” significa “cal hidratada” e as indicações I, II e III diferenciam o material pelo seu o grau de pureza, sendo que a CH-I é a mais pura, e a CH-III é a mais econômica. Porém isso reflete diretamente na qualidade do produto, pois poderá apresentar presença de material não calcinado e impurezas da rocha. 2.5 GESSO: PROF.: RAFAEL CRISTELLI Definição: “Aglomerante obtido pela britagem e desidratação da gipsita, que é constituída predominantemente de sulfato de cálcio – CaSO4. Após a hidratação, o gesso é triturado, peneirado e embalado” (RIBEIRO, PINTO, STARLING, 2011). O gesso é um aglomerante de pega rápida, obtido pela desidratação total ou parcial da gipsita, seguido de moagem e seleção em frações granulométricas em conformidade com sua utilização. Dos aglomerantes utilizados na construção civil, o gesso é o menos utilizado no Brasil. No entanto, ele apresenta características e propriedades bastante interessantes e particulares. Características e Propriedades: Início de Pega e Endurecimento rápido; 3 a 16 minutos e fim de pega entre 5 a 24 minutos; Apresenta boa plasticidade da pasta fresca; Apresenta extrema lisura da superfície endurecida; O gesso é um aglomerante de baixo consumo energético. A temperatura para processamento do cimento Portland é da ordem de 1450 0C, a da cal entre 800 e 1000 0C, a do gesso não chega a 300 0C. Aplicações: material de revestimento (estuque); placas para rebaixamento de teto (forro); painéis para divisórias; elementos de ornamentação, como: sancas, florões, etc. PROF.: RAFAEL CRISTELLI 2.5.1 Aplicações como revestimento (gesso liso): PROF.: RAFAEL CRISTELLI REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ALBUQUERQUE, A. S. “Agregados”. In: BAUER, L.A.F. Materiais de construção. 4ª ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1994. v.1. p.63- 120. AMBROZEWICZ, P. H. L. Materiais de construção. São Paulo: Pini, 2012. p. 459.: il. KULAIF, Yara. Análise dos mercados de matérias-primas minerais: estudo de caso da indústria de pedras britadas do Estado de São Paulo. São Paulo, 2001. OLIVEIRA, Mário Mendonça de. Tecnologia da conservação e restauração: materiais e estruturas. 3 ed. Salvador: EDUFBA, 2006. RIBEIRO, C. C.; PINTO, J. D. S.; STARLING, T. Materiais de construção civil. 3ª ed. Belo Horizonte: Editora UFMG; Escola de engenharia da UFMG, 2011. p. 112.: il. SILVA, M. B. C. Agregados e aglomerantes. SEC: Construções de pequeno porte. Arquivo powerpoint. TANNÚS (et al.) Agregados para a construção civil no Brasil. Contribuição para a formulação de políticas públicas. MG: MME/SGM/CETEC, 2007. YAZIGI, W. A técnica de edificar. 13 ed. rev. e atual. – São Paulo: Pini: Sinduscon, 2013.
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