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Prof. Dra. Juliana Alves de Lima Senisse Niemczewski julianasn@feevale.br Universidade FEEVALE Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas – ICET Curso de Engenharia Civil MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Visão Geral - DEFINIÇÕES • AGREGADO • São fragmentos de rocha • Par8culas sólidas • Material granular INERTE • Não reaAvos • Material de Enchimento • Vantagem econômica - custo menor • Ex. blocos, pedras, pedregulhos, cascalhos, seixos, britas, pedriscos, areias, etc. Visão Geral - APLICAÇÕES • Principais aplicações • Lastro de vias férreas • Bases para calçamentos • Adicionados aos solos para pavimentação • Composição de revesAmentos betuminosos • Argamassas e concretos • Contenções Visão Geral - FUNÇÕES • Redução do custo • Redução das variações volumétricas • Melhorar a resistência ao desgaste • Resistência à abrasão OBTENÇÃO EXTRAÇÃO BRITAGEM CLASSIFICAÇÃO OBTENÇÃO EXTRAÇÃO BRITAGEM CLASSIFICAÇÃO Movimento contínuo (Rolo, Giratório) Movimento alternado (Mandíbulas) Intermitentes (Bolas, Martelo) BRITADORES OBTENÇÃO • Esteira entre britadores EXTRAÇÃO BRITAGEM CLASSIFICAÇÃO OBTENÇÃO • Separação por tamanho (granulometria) EXTRAÇÃO BRITAGEM CLASSIFICAÇÃO OBTENÇÃO • Transporte • Controle EXTRAÇÃO BRITAGEM CLASSIFICAÇÃO OBTENÇÃO • Dragagem • Areia de rio • Seixo • Cascalho Draga de cubeta CLASSIFICAÇÃO • Origem • Dimensões • Massa Específica CLASSIFICAÇÃO - Origem • Natural • Proveniente de jazidas naturais • Fragmentadas por processos naturais (intemperismo/abrasão) • Britagem • Elevada uAlização – cerca de 90% • Ex.: areia, pedregulho (seixos e cascalho), pedra britada • ArAficial • Produzidos industrialmente • Ex.: processados termicamente (ardósia, xisto e ardósia expandida, vermiculita), rejeitos industriais (cinza volante, escória de alto forno) ou urbanos , reciclados (RCD) CLASSIFICAÇÃO - Dimensões • Agregado Graúdo • Materiais cujos grãos passam pela peneira de malha 75 mm e ficam reAdos na peneira 4,8 mm • Ex.: brita e pedregulho • Agregado Miúdo • Par8culas menores que 4,8 mm (passam na peneira 4,8 mm) e maiores que 0,075 mm (ficam reAdos na peneira 0,075) • Ex.: areia • Materiais Pulverulentos • Par8culas menores que 0,075mm (passam na peneira 0,075) • Ex.: silte e argila CLASSIFICAÇÃO - Densidade • Agregados Leves • Massa específica < 2000 kg/m³ • Microestrutura porosa ou celular • Tratamento térmico • Ex.: vermiculita, argila expandida, cinza volante, escória de alto forno • USO: • Concreto leve • Isolante não estrutural Massa específica: γ(esp.) = volume grãos massa grãos CLASSIFICAÇÃO - Densidade • Agregados Normais • Massa específica entre 2000 kg/m³ e 3000 kg/m³ • Ex.: granito, gnaisse, basalto, calcário • Rochas Predominantes • Miúdo : areia de sílica natural, de basalto, calcária • Graúdo : basalto, granito, calcário • USO: • Aplicações convencionais CLASSIFICAÇÃO - Densidade • Agregados Pesados • Massa específica > 3000 kg/m³ • Ex.: Minerais • Bário • Ferro • Titânio • Boro • Resíduos metalúrgicos granulares • USO: • Concreto pesado • Blindagem de radiação nuclear CLASSIFICAÇÃO - Densidade CARACTERÍSTICAS • POROSIDADE • Massa específica, massa unitária, absorção e umidade, resistência mecânica, dureza, módulo de elasAcidade • CONDIÇÕES DE EXPOSIÇÃO E CONDICIONANTES DE FABRICAÇÃO • Forma, textura superficial, tamanho (granulometria) • COMPOSIÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA • Resistência mecânica, dureza, módulo de elasAcidade, substâncias deletérias presentes (MEHTA; MONTEIRO, 1994) PROPRIEDADES - M. Especí^ica • Cálculo do consumo de materiais • Dosagem • Intrínseco de cada material • NBR NM 52 / NBR NM 53 • Exclui os vazios permeáveis • Espaço entre os grãos • Valores de referência • Basalto (2800kg/m³), Granito (2690kg/m³), Quartzito (2620kg/ m³), Arenito (2650kg/m³), Calcário (2660kg/m³) Massa específica: γ(esp.) = volume grãos massa grãos PROPRIEDADES - M. Especí^ica AGREGADO GRAÚDO AGREGADO MIÚDO ! PROPRIEDADES - M. Unitária • Conversão de traços - Massa x Volume • 100kg de areia = 100/ γunit areia • 150kg de areia = 150/ γunit areia • Varia com: • Massa específica • Teor de umidade • Compactação (grau de adensamento) • NBR NM 45 • Inclui os vazios • Valores de referência: 1300-1750kg/m³ Massa unitária: γ(unit.) = volume grãos + vazios massa grãos PROPRIEDADES - M. Unitária AGREGADO MIÚDO PROPRIEDADES - Umidade • UMIDADE (w) • ÚMIDO ou SATURADO • Saturados com umidade superficial • SATURADO SUPERFÍCIE SECA (SSS) • Poros permeáveis preenchidos, sem filme de água superficial • SECO EM ESTUFA • Toda água evaporável removida por aquecimento a 110°C (estufa) por 6 horas w (%) = Massa sólidos Massa água x 100 Saturado Seco na estufa Saturado Sup. Seca Seco ao ar PROPRIEDADES - Umidade PROPRIEDADES - Umidade AGREGADO GRAÚDO - NBR 9939 AGREGADO MIÚDO - NBR 9775 PROPRIEDADES - Absorção • ABSORÇÃO (α) - NBR NM 52 (miúdo) e 53 (graúdo) • Mede a quanAdade de água que pode preencher os poros comunicantes nos grãos de uma massa de agregados • USO: • Corrigir a quanAdade de água e areia nos traços de concretos e argamassas α (%) = Massa seca Massa SSS x 100 Massa seca - PROPRIEDADES - Forma FORMA Arredondada Angulosa (geralmente NATURAIS) (geralmente BRITADOS) Esférica Alongada Achatada Cúbica Alongada Achatada PROPRIEDADES - Forma ACHATADA ACHATADA PROPRIEDADES - Forma • Forma do Grão • Classificação • Cúbica • Lamelar (lâmina) • Alongada ou Acicular • Esférica • Arredondamento • Representa a angulosidade das arestas ou cantos das par8culas • Depende da resistência à abrasão da rocha (Neville, 1997) B/A = C/B = 1 PARTÍCULA EQUIDIMENSIONAL PROPRIEDADES - Forma • Índice de forma (NBR 7809) • Relação entre a maior e a menor dimensão • NBR 7211 • Índice de forma ≤ 3 • Influência • Trabalhabilidade • Resistência à compressão • Resistência ao desgaste superficial (abrasão) • Aderência agregado / argamassa • Consumo de cimento das misturas AGREGADO GRAÚDO e b l Índice de forma = b l PROPRIEDADES - Forma • Índice de forma (NBR 7809) PROPRIEDADES - Textura • Classificados: • LISA • Ex.: areias, pedregulhos (seixos) • ÁSPERA • Ex.: pedras britadas • CELULAR OU POROSA • Ex.: escória expandida, cinza volante sinteAzada • Método de determinação: VISUAL PROPRIEDADES - Sub. Deletérias Teor máximo permitido (% massa) Substância Efeito Miúdo Graúdo Material fino que passa na peneira 75 µm por lavagem § Trabalhabilidade § ↑ Consumo de água 31 (10)* 52 (12)* 1 Torrões de argila e mat. friáveis § Trabalhabilidade § Resistência abrasão 3 13 21 32 Material carbonoso § Durabilidade § Causa manchas 0,53 12 0,53 12 Impurezas orgânicas § Durabilidade § Causa manchas • Solução do ensaio mais clara que a solução padrão PROPRIEDADES - Sub. Deletérias • Limites máx. expansão - REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO • Teor de cloretos e sulfatos presentes nos agregados Determinação Método de ensaio Limites Reatividade álcali-agregado ASTM C 1260 Expansão máx 0,1% aos 14 dias de cura agressiva ABNT NBR 9773 Expansão máx. 0,05% aos três meses Expansão máx. 0,1% aos seis meses Teor de cloretos ABNT NBR 9917 ABNT NBR 14832 < 0,2% concreto simples < 0,1% concreto armado < 0,01% concreto protendido Teor de sulfatos ABNT NBR 14832 < 0,1% PROPRIEDADES - Granulometria • DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA • Emprego de peneiras (NBR NM 248) • Série NORMAL• 19mm; 9,5mm; 4,8mm até 0,15mm • Série INTERMEDIÁRIA • 25mm, 12,5mm; 6,3mm Fornece a proporção relaAva das massas dos fragmentos com tamanhos em diferentes faixas granulométricas, em relação ao peso total da amostras Descontínua Uniforme Contínua PROPRIEDADES - Granulometria • Curvas Granulométricas • Con8nua: bem graduada • Descon8nua: ausência de frações intermediárias • Uniforme: par8culas com mesma fração Fonte: Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais , vol. 1 PROPRIEDADES - Granulometria • Composição Granulométrica • Curvas CONTÍNUAS • > Compacidade • < Consumo de cimento • > Trabalhabilidade • > Resistência • Curvas DESCONTÍNUAS (MEHTA; MONTEIRO, 2006) • Composição Granulométrica • Conjunto de grãos menores em subsAtuição a grãos maiores implica em uma maior quanPdade de vazios, uma maior superUcie específica e portanto um maior consumo de cimento PROPRIEDADES - Granulometria • Amostragem • Amostra representaAva • Quarteamento • Divisão em lotes • 300m³ • 12 h de produção • 80m³ de concreto Dmáx. N° amostras parciais QuanPdade total da amostra (kg) (dm³) < 9,5 3 25 40 9,5 - 19 25 40 19 - 38 50 75 38 - 76 100 150 Fonte: Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais , vol. 1 PROPRIEDADES - Granulometria • NBR NM 248 • Peneiras • Série Normal • Série Intermediária • Ensaio de Granulometria • Manual • Mecanizado PROPRIEDADES - Granulometria PROPRIEDADES - Granulometria • Diâmetro Máximo (Dmáx.) • Dimensão da abertura da peneira da série normal (mm) ou intermediária na qual fica reAda acumulada uma porcentagem igual ou imediatamente inferior a 5% da massa total do agregado DIMENSÃO MÁXIMA: deve atender o espaçamento entre as armaduras e as dimensões dos elementos estruturais PROPRIEDADES - Granulometria • Agregado graúdo • 1/3 da espessura da laje (h) • 1/4 da distância entre as faces da fôrma (b) • 0,8 do espaçamento entre armaduras horizontais (e1) • 1,2 do espaçamento entre armaduras verAcais (e) • 1/4 do diâmetro da tubulação de bombeamento do concreto b e e 1 h PROPRIEDADES - Granulometria • MÓDULO DE FINURA (MF) • Índice de Finura do agregado • Quanto maior o MF mais graúdo é o agregado • Calculado pela soma das porcentagens reAdas acumuladas do agregado em cada uma das peneiras da série normal, sendo esta soma dividida por 100 PROPRIEDADES - Granulometria UAlizado para classificação dos agregados e como informação para alguns métodos de dosagem • Agregados miúdos PROPRIEDADES - Granulometria (Notas de aula de Freitas Jr.) Módulo de Finura (MF) ClassiFicação 1,55 < MF < 2,20 Zona utilizável inferior 2,20< MF < 2,90 Zona ótima 2,90< MF < 3,50 Zona utilizável superior AMOSTRA # (mm) % reAdo acumulado 4,8 2,3 2,4 9,1 1,2 28,4 0,6 65,9 0,3 86,8 0,15 95,3 fundo - • Agregados miúdos (NBR 7211) PROPRIEDADES - Granulometria Peneira com abertura de malha (ABNT NBR ISSO 3310-1) Porcentagem , em massa, retida acumulada Limites inferiores Limites superiores Zona utilizável Zona ótima Zona ótima Zona utilizável 9,5 mm 0 0 0 0 6,3 mm 0 0 0 7 4,75 mm 0 0 5 10 2,36 mm 0 10 20 25 1,18 mm 5 20 30 50 600 mm 15 35 55 70 300 mm 50 65 85 95 150 mm 85 90 95 100 • Agregados graúdos (NBR 7211) PROPRIEDADES - Granulometria Peneira com abertura de malha (ABNT NBR ISO 3310-1) Porcentagem, em massa, retida acumulada Zona granulométrica d/D1 4,75/12,5 9,5/25 19/31,5 25/50 37,5/75 75 mm - - - - 0 – 5 63 mm - - - - 5 – 30 50 mm - - - 0 – 5 75 – 100 37,5 mm - - - 5 – 30 90 - 100 31,5 mm - - 0 – 5 75 – 100 95 - 100 25 mm - 0 – 5 5 – 252 87 – 100 - 19 mm - 2 –152 652 – 95 95 – 100 - 12,5 mm 0 – 5 402 – 652 92 - 100 - - • Agregados graúdos (NBR 7211) PROPRIEDADES - Granulometria Peneira com abertura de malha (ABNT NBR ISO 3310-1) Porcentagem, em massa, retida acumulada Zona granulométrica d/D1 4,75/12,5 9,5/25 19/31,5 25/50 37,5/75 9,5 mm 2 – 152 802 – 100 95 - 100 - - 6,3 mm 402 – 652 92 – 100 - - - 4,75 mm 802 – 100 95 – 100 - - - 2,36 mm 95 – 100 - - - - 1 Zona granulométrica correspondente à menor (d) e à maior (D) dimensões do agregado graúdo 2 Em cada zona granulométrica deve ser aceita uma variação de no máximo cinco unidades percentuais em apenas um dos limites marcados com 2. Essa variação pode também estar distribuída em vários desses limites • Agregados graúdos (NBR 7211) PROPRIEDADES - Granulometria (Notas de aula de Freitas Jr.) Classificação COMERCIAL quanto ao tamanho (Notas de aula de Freitas Jr.) PROPRIEDADES - Inchamento • NBR 6467 • Afastamento dos grãos devido à presença de umidade • Fenômeno que ocorre nos agregados miúdos • Emprego na correção do volume de areia úmida no traço I (%) = Vh x 100 Vs - Vs AREIA SECA EM ESTUFA AREIA ÚMIDA (5%) PROPRIEDADES - Inchamento • Coeficiente de Inchamento (CI) • Influência da granulometria CI (%) = Vh x = Vs γ unit seca γ unit úmida 100 + h h (MEHTA; MONTEIRO, 1994) (HELENE; TERZIAN, 1992) PROPRIEDADES - Resistência • Resistência à compressão Tipos de rochas Resistência à compressão da rocha (MPa) Basalto 95 a 235 Arenito 44 a 240 Calcário 90 a 270 Granito 85 a 275 Cascalho 165 a 265 PROPRIEDADES - Desgaste • Resistência ao choque e ao desgaste • Abrasão e impacto • Pisos e Pavimentos de concreto • Ensaio de abrasão Los Angeles (NBR 51) • Cilindro de aço - 71 cm de diâmetro e 51 cm de comprimento • Carga abrasivas e esferas de aço • Ensaio: Revoluções (500) com velocidade determinada PROPRIEDADES - Desgaste • Agregado graúdo - Ensaio de abrasão Los Angeles (NBR 51) • FRIABILIDADE
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