Aula 02_Agregados

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IBMR – Centro Universitário IBMR
Definição
Material granular, “geralmente inerte”.
Possuem dimensões adequadas para uso em engenharia.
Utilização
Argamassas e concretos
Base para pavimentação
Lastros de ferrovias
Drenos
Gabiões
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USO EM CONCRETOS E ARGAMASSAS
Volume do agregado: 60 a 80% do volume do concreto
Vantagens:
Econômicas: redução de custos
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Vantagens:
Técnicas: 	Minimiza o calor de hidratação;
		Aumenta a resistência química;
		Aumenta a resistência à abrasão.....
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Vantagens:
Técnicas:
 Minimiza a retração;
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CLASSIFICAÇÕES – QUANTO À ORIGEM
 Naturais			Britados/Industrializados
AGREGADOS
CLASSIFICAÇÕES – QUANTO À ORIGEM
	Artificiais			Reciclados
			
AGREGADOS
Argila expandida
Vermiculita 
Escória de alto forno 
Entulho de construção/ demolição 
CLASSIFICAÇÕES – QUANTO À DENSIDADE
 Leves		 Normais		 Pesados
 < 2000 kg/m³ 2000 - 3000 kg/m³	> 3000 kg/m³	 
AGREGADOS
Argila expandida	 Vermiculita 
Pedra pome 
Areia
Natural 
Seixos
Britas 
Ex: limonita, granalha de aço... 
Hematita
Barita
CLASSIFICAÇÕES – QUANTO AO TAMANHO
Material Pulverulento (fíler): material passante # nº 200 (0,075 mm)
Finos: material passante na # de 0,150 mm
Agregado miúdo: 0,150 - 4,75 mm (também chamado de areia)
Agregado graúdo: 4,75-75 mm (concreto massa: até 150 mm)
Material passante:
Até 15% da massa pode ficar retida na peneira
especificada. No mínimo 85% deve passar.
AGREGADOS
Produtos industrializados – Extração em pedreiras
AGREGADOS
Produtos industrializados – Extração em pedreiras
AGREGADOS
Produtos industrializados – Extração em pedreiras
AGREGADOS
A brita e suas granulometrias (*comercial – não normatizada)
Pó de pedra: < de 4,8 mm
Brita 0 ou pedrisco: de 4,8 mm a 9,5 mm
Brita 1: de 9,5 mm a 19 mm
Brita 2: de 19 mm a 25 mm
Brita 3: de 25 mm a 50 mm
Brita 4: de 50 mm a 76 mm
Ração: em torno de 250 mm
Produtos industrializados – Extração em pedreiras
Central de britagem
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Produtos industrializados (segundo a NBR 9935 – Agregados: terminologia)
Brita, pedra britada: agregado graúdo originado da cominuição mecânica de rocha.
Brita graduada: atende a uma distribuição granulométrica especificada
Pedregulho ou cascalho (# 4,75 - 76 mm): agregado graúdo que pode ser utilizado em concreto tal qual é encontrado na natureza, sem qualquer tratamento que não seja lavagem e seleção.
Pedregulho ou cascalho britado: originado da cominuição mecânica do pedregulho.
Pedrisco: material que passa na peneira # de 12,5 mm e ficam retidos na # de 4,75 mm 
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Produtos industrializados (segundo a NBR 9935 – Agregados: terminologia)
Pó de pedra: material que passa na peneira # de 6,3 mm
Areia de brita: Finos resultantes da produção de brita (0,15/4,8mm)
Fíler
Bica-corrida: 
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Conjunto de pedra britada, pedrisco e pó-de-pedra, sem graduação definida, obtido diretamente do britador, sem separação por peneiração.
É muito utilizada na sua aplicação em camadas de sub-base e base de pavimentos flexíveis e pavimentos rígidos.
Produtos industrializados – Matéria-prima
Granito
Basalto
Gnaisse
Calcário
Arenito
Escória de alto forno
Hematita
Outros
AGREGADOS
Produtos naturais
Extração a céu aberto em cavas, rios ou minas
AGREGADOS
Produtos naturais
Extração a céu aberto em cavas, rios ou minas
AGREGADOS
Características dos agregados que influencia nas propriedades do concreto
Composição granulométrica
Características da partícula
Propriedades físicas: dimensão máxima, forma e textura superficial dos grãos, porosidade, absorção de água, condições de umidade, massa específica e estabilidade
Propriedades mecânicas : Resistência mecânica e módulo de deformação
Propriedades químicas e de durabilidade
Presença de substâncias deletérias presentes
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Características dos Agregados
Dependentes da rocha mãe
Não dependentes da rocha mãe
AGREGADOS
Mehta e Monteiro, 2014
Sanidade: capacidade do agregado resistir às variações excessivas de volume devidas a variações das condições físicas
COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA
É importante, pois afeta a trabalhabilidade e o custo da mistura.
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A obtenção de alta resistência depende do adensamento máximo, o que depende de uma boa trabalhabilidade.
COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA
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É mais comum em agregados naturais
Maior trabalhabilidade
Maior economia
Baixo índice de vazios
É mais comum em agregados britados
Pode favorecer o maior empacotamento de partículas
Melhora as propriedades????
Para determinadas relações agregado/cimento e água/cimento possui maior trabalhabilidade que a granulometria contínua.
Na faixa de misturas mais trabalháveis a granulometria descontínua apresenta maior tendência à segregação.
É recomendável em misturas de trabalhabilidade relativamente baixa, pois respondem bem à vibração.
É mais difícil o bombeamento devido ao risco de segregação.
Aumenta o consumo de água
EFEITOS DA COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA
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Mehta e Monteiro, 2014
EFEITOS DA COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA
Conjunto de grãos menores em substituição a grãos maiores implica em uma maior quantidade de vazios, uma maior superfície específica e portanto um maior consumo de pasta de cimento
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COMPOSIÇÃO GRANULOMETRICA		 - Agregados Miúdos –
				 Material passante # n.º 4 (4,8 mm)
Peneiramento em peneiras da Série Normal ABNT
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INFORMAÇÕES EXTRAÍDAS DA GRANULOMETRIA - NBR NM248/2003
Módulo de Finura – MF
O MF serve para classificar os agregados e como informação em alguns métodos de dosagem
O MF não é representativo de uma única curva granulométrica
É utilizado para verificar pequenas variações em agregados de uma mesma origem.
MF é a soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100.
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INFORMAÇÕES EXTRAÍDAS DA GRANULOMETRIA - NBR NM248/2003
Dimensão Máxima Característica- DMC
Correspondente à abertura nominal 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.
Serve para verificar se um agregado tem tamanho adequado para ser utilizado em concreto de elementos estruturais de determinadas dimensões.
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Limites da composição granulométrica do agregado graúdo pela NBR7211/2009
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Agregado Graúdo: Brita
Dimensão máxima = 19 mm
 Módulo de finura = 3,59
 Curva granulométrica
GRANULOMETRIA
Limites granulométricos do agregado miúdo (NBR7211/2009)
AGREGADOS
GRANULOMETRIA
Limites granulométricos do agregado miúdo (NBR7211/2009)
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Agregado Miúdo: Areia 
Massa específica = 2,65 g/cm³
 Dimensão máxima = 4,75 mm
 Módulo de finura = 2,67
 Curva granulométrica
AREIA NORMAL				 – NBR 7214/2015
IPT - é o único responsável pela produção
Serve como padrão de referência laboratorial destinado a caracterização de cimentos Portland
Frações granulométricas da areia normal (NBR 7214/2015):
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Dimensão Máxima Característica- DMC
Em geral, quanto maior a DMC:
Menor será a área superficial por unidade de volume que deve ser coberta pela pasta de cimento para uma dada relação água/cimento.
Menor demanda de água de amassamento.
Maior resistência.
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Influência da dimensão máxima do agregado na resistência aos 28 dias de concreto com diferentes teores de cimento.
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Geometria dos Grãos: Forma e Textura Superficial
Grau de empacotamento das partículas de mesmo tamanho: depende da forma.
A forma dos grãos se refere a geometria tridimensional
A forma é determinada pelo alongamento, achatamento, cubicidade, esfericidade, angulosidade, etc...
Há diversos métodos para avaliação da forma de agregados
Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro (NBR 7809:2006)
Média da relação entre o comprimentoe a espessura dos grãos do agregado, ponderada pela quantidade de grãos de cada fração granulométrica que o compõe.
Comprimento de um grão: Maior dimensão possível de ser medida em qualquer direção do grão.
Espessura de um grão: Menor distância possível entre planos paralelos entre si em qualquer direção do grão.
Índice de forma: método do paquímetro (NBR7809):
	IF: Comprimento/espessura: Inferior a 3 (NBR7211)
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Geometria dos Grãos: Forma e Textura Superficial
Determinação do coeficiente de forma - NBR 6954(1989)
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Alongado
Lamelar
Lamelar
Normal
Normal
Forma dos grãos (NBR7809/2008)
C/e < 3,0
EFEITOS DA GEOMETRIA DOS GRÃOS:
Forma dos grãos: Lamelares ou em formato de agulha
Espessura menor do que as outras duas dimensões e elevada relação entre área superficial e o volume.
Prejudicam a trabalhabilidade do concreto.
Geram mais vazios entre os grãos e exigem maior consumo de cimento no concreto
Tendem a se acomodar segundo um plano e se rompem em flexão quando compactadas.
Deve-se limitar a quantidade de 10% a 15% de partículas alongadas em concretos.
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Geometria dos Grãos: Forma e Textura Superficial
A Angulosidade ou grau de arredondamento: determinada pela proporção de vazios entre as partículas.
Classificação: bem arredondada (esférica), arredondada, subarredondada, subangulosa, angulosa e muito angulosa .
Partículas angulosas: é melhor para a resistência, contudo, elas term maior área superficial aumentando o consumo de água.
Esfericidade: função da relação entre a área superficial da partícula e seu volume (superfície específica)
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FORMA DOS GRÃOS:
 Arredondados: seixo de rio ou de zona litorânea marítima e areias do deserto de origem eólica e de zona litorânea)
Irregular: outros tipos de seixos.
Lamelar: rochas lamelares.
Anguloso: arestas bem definidas na interseção de faces razoavelmente planas.
Alongado: em geral anguloso; comprimento consideravelmente maior do que as outras duas dimensões.
Lamelar e alongado
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Forma e textura superficial de partículas de agregado graúdo. (a) cascalho, arredondado e liso; (b) brita, equidimensional; (c)brita, alongada; (d) brita, achatada; (e) agregado leve, anguloso e áspero; (f) agregado leve, arredondado e liso. 
EFEITOS DA GEOMETRIA DOS GRÃOS:
Forma dos grãos: Grãos arredondados
Totalmente desgastado pela ação da água ou conformado por atrito. 
Favorecem a trabalhabilidade
 Geram menos vazios entre os grãos e possibilitam a produção de concreto com menos cimento
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EFEITOS DA GEOMETRIA DOS GRÃOS:
Rugosidade – Textura superficial:
Aumenta superfície específica (SE) e aderência c/ pasta;
Um agregado de textura mais áspera resulta em melhor aderência entre as partículas e a matriz de cimento. 
Altera a trabalhabilidade do concreto
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SUPERFÍCIE ESPECÍFICA:
É a relação entre a área superficial e a massa unitária ou o volume unitário.
Determina o teor de água na mistura.
Para uma determinada massa de agregados a área superficial aumenta com a redução do tamanho do agregado.
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CAPACIDADE DE ABSORÇÃO, ABSORÇÃO EFETIVA E UMIDADE SUPERFICIAL:
Necessários para a correção das proporções de água e de agregado em misturas de concreto, feitas a partir de materiais estocados.
Capacidade de absorção: quantidade total de água necessária para levar um agregado da condição seco em estufa à condição SSS.
Absorção efetiva: quantidade total de água necessária para levar um agregado da condição seco ao ar à condição SSS.
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Umidade superficial: quantidade de água que vai além da necessária para a condição SSS.
Porosidade:
Relação entre o volume ocupado pelos vazios e o volume ocupado por toda a amostra de agregados
Porosidade influência na permeabilidade e absorção dos agregados.
Grão do agregado absorve água, pode faltar água na região de aderência do agregado com a pasta;
Porosidade, permeabilidade e absorção dos agregados influenciam na aderência entre eles e a pasta de cimento, resistência do concreto ao gelo e degelo, estabilidade química, resistência à abrasão e massa específica.
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Massa especifica
Massa específica absoluta: quociente entre a massa e o volume da porção sólida do material (não considera os poros permeáveis e impermeáveis)
Massa específica real (ou massa específica): quociente entre a massa do agregado e o volume de suas partículas, excluindo os poros permeáveis e incluindo os impermeáveis
Determinada pelas normas: NM 52 (2009) para agregados miúdos e NM 53 (2009) para agregados graúdos.
Massa específica aparente: Inclui os vazios (poros permeáveis e impermeáveis) presentes nos grãos. NM 52 e NM 53 (2009)
Depende do teor de umidade do agregado (seco, saturado, natural úmido)
Massa unitária: massa das partículas/unidade de volume. Incluí os poros permeáveis, impermeáveis e vazios entre as partículas.
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PROPRIEDADES – AGREGADOS GRAÚDOS
Resistência à compressão
A resistência a compressão do concreto não pode ser muito mais elevada do que a resistência da maior parte dos agregados nele contidos.
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PROPRIEDADES – AGREGADOS GRAÚDOS
Módulo de elasticidade
O módulo de elasticidade do agregado afeta a magnitude da fluência e da retração que o concreto pode apresentar.
Uma diferença significativa entre os módulos de elasticidade do concreto e da pasta de cimento hidratada favorece a ocorrência de microfissuração na interface agregado-matriz.
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Abrasão “Los Angeles”
Os agregados usados em concretos, ou em camadas granulares de pavimentos, em lastros de ferrovias, e em aterros em geral devem resistir aos esforços de abrasão a que estão sujeitos tanto durante o processo construtivo, quanto em serviço.
ABNT NBR NM 51:2001 - estabelece o método de ensaio de abrasão de agregados graúdos usando a máquina "Los Angeles“. 
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Abrasão “Los Angeles”
O ensaio promove a trituração do agregado por atrito e por impacto.
O “Desgaste Los Angeles” é a perda da massa percentual conforme a expressão:
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NBR NM 51/2001 - deve ser inferior a 50%.
Ensaios Físico-químicos - Matéria orgânica (NBR NM 49/7221)
Ocorre principalmente na areia natural;
Resultam da decomposição de vegetais formando húmus, lodo orgânico, turfa etc.
Quantidades acima de 300ppm poderá causar “desfiguramento” sem afetar a durabilidade.
O tipo de material orgânico é o que mais importa pois alguns podem retardar o endurecimento.
Comparação entre uma solução aquosa de hidróxido de sódio com agregado e uma solução padrão à base de hidróxido de sódio e ácido tânico.
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Ensaios Físico-químicos - Determinação do teor de material pulverulento (NBR NM 46:2003)
Materiais de granulometria < 0,075mm, solúveis ou não
A proporção no agregado miúdo poderá influenciar nas propriedades do concreto
Demandam mais água para atingir a trabalhabilidade desejada paro o concreto (com exceção dos grãos com formato esférico)
Estes materiais recobrem os grãos de areia impedindo a cristalização dos componentes do cimento prejudicando a aderência pasta-agregado
Silte (0,002 a 0,074mm) – não interfere tanto da cristalização do cimento, podendo contribuir para o empacotamento granular,
Calcário muito fino pode contribuir para aumento em 10% na resistência do concreto, devido ao empacotamento e nucleação heterogênea
AGREGADOS
Ensaios Físico-químicos - Determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis 
Partículas que podem ser desfeitas pela pressão entre os dedos polegar e indicador.
Em excesso podem modificar as propriedades físicas do concreto.
NBR 7218/2010 - especifica um método para a determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis em agregados destinados ao preparo do concreto.
AGREGADOS
Limites máximos aceitáveis de substâncias nocivas no agregado miúdo com relação à massa do material NBR 7211 (2009)
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ASTM: até 7% de material pulverulento
Limites máximos aceitáveis de substâncias nocivas no agregado graúdo com relação à massa do material NBR7211 (2009)
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Ensaios Físico-químicos - Sais, cloretos e sulfatos solúveis (NBR 9917/2009)
Sais de chumbo e zinco (metais pesados), óxidos de ferro (expansão), sulfatos, sulfetos e cloretos.
Provocam mudanças na pega e no endurecimento, diminuindo a durabilidade do concreto,
Sulfatos – gipsita e anidrita, presentes na areia e pedregulhos, aumentam a possibilidade de deterioração do concreto por ataque de sulfatos.
Sulfetos de ferro (pirita, marcassita e pirrotita) encontrados em agregados naturais, principalmente em rochas sedimentares, a macassita por exemplo se oxida muito rápido formando ácido sulfúrico provocando a corrosão na armadura do concreto, outro efeito da presença de sulfetos é de expansão.
Sais podem corroer a armadura do aço em concreto armado, além de absorver umidade, provocando depósitos de aspecto desagradável na superfície do concreto.
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Limites máximos aceitáveis para a expansão devida à reação álcali-agregado e teores de cloretos e sulfatos presentes nos agregados - NBR 7211 (2009)
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Normas:
NBR 9935 (2011): Define os termos relativos a agregados empregados em concreto e argamassa de cimento Portland
Os agregados são caracterizados como materiais sem forma ou volume definidos, geralmente inertes, de dimensões e propriedades adequadas para a produção de argamassas e concretos.
NBR 7211 (2009): Especifica os requisitos exigíveis para recepção e produção (origem natural ou de processo de britagem) dos agregados miúdos (areia) e graúdos (brita) destinados à produção de concretos de cimento Portland.
NBR 7214 (2012): Estabelece os requisitos para a areia destinada à execução do ensaio de determinação da resistência à compressão de cimento Portland, de acordo com a ABNT NBR 7215 (1997) e outros métodos de ensaios nos quais esteja especificada.
AGREGADOS EMPREGADOS EM CONCRETO E ARGAMASSA DE CIMENTO PORTLAND
Ensaios especiais para o agregado miúdo
AGREGADOS EMPREGADOS EM CONCRETO E ARGAMASSA DE CIMENTO PORTLAND
ISAIA, G. E., et al., Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais, IBRACON, 2007.
FALCÃO BAUER, L.A. - Materiais de Construção. Vol 1. São Paulo. Editora LTC. 2012.
PETRUCCI, E. G. R. Materiais de Construção. Ed. Globo. 1998
BIBLIOGRAFIA
0102030405060708090100110100Porcentagem retida acumulada (%)Tamanho de partículas (mm)AgregadoLimite inferiorLimite superior
01020304050607080901000,1110Porcentagem retida acumulada (%)Tamanho de partículas (mm)AgregadoMínimo_ZonautilizávelMáximo_ZonautilizávelMínimo_Zonaótima
01020304050607080901000,1110Porcentagem retida acumulada (%)Tamanho de partículas (mm)AgregadoMínimo_ZonautilizávelMáximo_ZonautilizávelMínimo_Zonaótima