agregados-2014
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primeiras aulas sobre agregadoTRANSCRIPT
ROCHAS E MINERAIS -CONCEITOS
Rocha: corpo sólido natural, resultante de um
processo geológico determinado, formado por
agregados de um ou mais minerais, arranjados
segundo as condições de temperatura e pressão
existentes durante sua formação
Mineral: substância sólida natural, inorgânica e
homogênea, que possui composição química
definida e estrutura cristalina característica
3
ROCHAS
De acordo com seu modo deformação, as rochas
compõem três grandes grupos, cada qual
contemplando uma imensa variedade de tipos
passíveis de uso na construção civil
Ígneas
Sedimentares
Metamórficas
Tal variedade muitas vezes traz dificuldades ao
leigo e aos profissionais de engenharia e
arquitetura, na escolha e especificação do
material pétreo para determinada obra ou
aplicação 4
ROCHAS ÍGNEAS
Rocha ígneas ou magmáticas: resultam da
solidificação de material rochoso parcial a
totalmente fundido (denominado de magma),
gerado no interior da crosta terrestre (Quadro1).
5
ROCHAS ÍGNEAS
Distingüem-se dois tipos:
Plutônicas ou intrusivas
Resultam de lentos processos de resfriamento e solidificação
do magma, em profundidade.
Material cristalino geralmente de granulação grossa.
Exemplos: granitos, gabros, sienitos, dioritos e outros.
Vulcânicas ou extrusivas
Formadas na superfície terrestre pelo extravasamento de
lava por orifícios vulcânicos
Rápido resfriamento não permitem os minerais se
formarem,
Resulta em material vítreo ou cristalino de granulação fina
Exemplos: riólitos, basaltos e outros 7
ROCHAS SEDIMENTARES E METAMÓRFICAS
Rochas sedimentares : formadas por meio da
erosão, transporte (fluvial,marítimo ou eólico) e
deposição de sedimentos (clastos ou detritos)
derivados da desagregação e decomposição de
rochas na superfície terrestre, da precipitação
química ou, ainda, do acúmulo de fragmentos
orgânicos (Quadro2).
8
ROCHAS SEDIMENTARES E METAMÓRFICAS
Rochas metamórficas: derivadas de outras
preexistentes que, no decorrer dos processos
geológicos, exibem mudanças mineralógicas,
químicas e estruturais, no estado sólido, em
resposta a alterações nas condições físicas e
químicas impostas em profundidades (Quadro 3).
10
PROPRIEDADES DE ENGENHARIA
Rochas elementos nos quais são construídas
obras de engenharia, como túneis e barragens, as
fundações dos vários tipos de edificações, ou,
materiais usados na sua construção: agregados e
rochas ornamentais e para revestimento.
Cada rocha tem suas características intrínsecas,
exclusivas e inerentes à natureza geológica do
corpo rochoso que condicionam suas
propriedades, designadas de engenharia, por
orientarem seu uso na construção civil.
12
PROPRIEDADES RELEVANTES
Composição mineralógica: reflete a composição química e as condições de formação e de alteração de cada mineral constituinte da rocha.
Tem influência decisiva nas propriedades e na durabilidade.
Estrutura: compreende a orientação e as posições de massas rochosas em uma determinada área, bem como as feições resultantes dos diversos processos geologicos. Rochas ígneas: usualmente, são maciças
(Figura1)→características físicas e mecânicas homogêneas (isotropia)
Rochas metamórficas e sedimentares: podem exibir estruturas e isorientação mineral (Figura2)→anisotropia (variação espacial das propriedades mecânicas, conforme o plano de orientação dos minerais). As maiores resistências mecânicas, em geral, estão no plano ortogonal à estruturação geral da rocha.
13
PROPRIEDADES RELEVANTES
Granulação: refere-se ao tamanho dos
grãos→diferencia, macroscopicamente, rochas ígneas
vulcânicas (mais finas: afaníticas) e plutônicas (mais
grossas: faneríticas) e responde pela maior resistência
mecânica das primeiras, devido ao maior
imbricamento e coesão dos minerais.
Textura: é o arranjo espacial microscópico dos
minerais, muitas vezes exclusivos para alguns tipos
de rochas, e está intimamente relacionada à
mineralogia e às condições físicas vigentes durante a
formação. A porosidade/permeabilidade e as
resistências mecânicas, em parte, dependem da
textura, que também reflete o grau de coesão da
rocha. 15
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA
Realizada em laboratórios especializados, de acordo com ensaios e análises normalizados
Compreendem a obtenção de parâmetros petrográficos, físicos e mecânicos que permitam a caracterização tecnológica da rocha para uso na construção civil ou no revestimento de edificações
Procuram representar as diversas solicitações às quais a rocha é submetida, desde a extração, esquadrejamento, serragem dos blocos em chapas, polimento das placas, recorte em ladrilhos, etc., até seu emprego final, incluindo-se as variadas formas de aplicação de cargas que poderá vir a suportar no uso especificado 16
PROPRIEDADES PETROGRÁFICAS
O estudo petrográfico estabelece a classificação
da rocha
Compreende a descrição macroscópica
(estruturação, cor) e microscópica (mineralogia,
textura, granulação),
Para a engenharia enfatiza as características
(alteração, deformação, padrão de
microfissuramento e outros) que possam
influenciar o comportamento mecânico e a
durabilidade sob as condições de uso a que será
submetida. 17
ANÁLISE PETROGRÁFICA
Consiste na observação
de seções delgadas da
rocha (com espessura de 30µm) em microscópio
óptico de luz
transmitida, conforme
(Figura3)
Figura 3 –Seção delgada de rocha granítica,
exibindo grãos de quartzo (mais límpidos) e de
feldspatos, em arranjo granular (isótropo)
18
PROPRIEDADES FÍSICAS –DUREZA
Técnicas disponíveis
Microdureza Knoop (HKouHKN): objetiva a dureza
das rochas. É realizada ao microscópio e consiste em
pressionar a superfície polida da rocha com uma força
conhecida, com uma ponta de diamante.
Desgaste abrasivo por atrito, simulando o tráfego de
pessoas ou veículos: adota-se o tribômetro Amsler,
que consiste na medição da redução de espessura
(mm) que placas de rocha apresentam após um
percurso abrasivo de 1.000m, como uso de areia
essencialmente quartzosa como abrasivo.
19
PROPRIEDADES FÍSICAS –DENSIDADE,
ABSORÇÃO E POROSIDADE
Densidade: importante parâmetro para o cálculo de
cargas em construções, o dimensionamento de
embalagens, os custos e meios de transporte, entre
outras aplicações.
Absorção de água: considerada, em rochas para
revestimento, como o valor numérico que reflete a
capacidade de incorporação de água
Porosidade:
relativamente baixa nas rochas ígneas e metamórficas,
quando comparada à de rochas sedimentares.
Os “poros”, naquelas, não são representados por “vazios”,
como nas sedimentares, mas sim pelas microfissuras,
alterações em minerais, contatos entre grãos, etc.
20
PROPRIEDADES FÍSICAS – DENSIDADE,
ABSORÇÃO
E POROSIDADE
calculadas a partir dos pesos de corpos-de-prova
nas condições seca, saturada com água e
submersa em água
21
PROPRIEDADES FÍSICAS –DILATAÇÃO
TÉRMICA
As rochas, como vários materiais de construção,
dilatam-se quando se aquecem e contraem-se ao
esfriarem, implicando variações nas dimensões e
no volume.
Para a determinação do coeficiente de dilatação
térmica linear (10-3mm/m.°C) a rocha é
submetida a variações de temperatura em um
intervalo entre 0°C e 50°C
Finalidade: dimensionamento do espaçamento
das juntas em revestimentos, destacadamente, de
exteriores (pisos, paredes e fachadas) 22
PROPRIEDADES MECÂNICAS –
COMPRESSÃO
Importante indicativo da integridade física da
rocha
A presença de descontinuidades (fissuras,
fraturas), alteração ou outros aspectos que
interfiram na coesão dos minerais →em valores
menores do que aqueles característicos para o
tipo rochoso em questão
Finalidade: fornecer parâmetros para o
dimensionamento do material rochoso utilizado
como elemento estrutural, ouseja, com
afinalidade de suportar cargas 23
PROPRIEDADES MECÂNICAS –
COMPRESSÃO
Resistência à compressão (MPa): tensão que provoca a ruptura da
rocha, quando submetida a esforços compressivos (Figura 4).
É determinada nas condições seca e saturada, concordante e
paralelamente à estruturação da rocha (no caso de gnaisses,
migmatitos etc.)
c = resistência à compressão (MPa)
P = carga total de ruptura (N)
A = área de aplicação da carga (mm2)
Figura 4 – Determinação da resistência à compressão, perpendicular (esquerda) e paralelamente (direita) à
estruturação.
24
PROPRIEDADES MECÂNICAS –FLEXÃO
Flexão (módulo de ruptura): solicitações de flexão
em rochas empregadas em edificações-telhas
(ardósias), pisos elevados, de graus de escadas,
tampos de pias e balcões. Nesses casos, também
são produzidos esforços de tração em certas
partes da rocha (Figura5)
25
PROPRIEDADES MECÂNICAS –FLEXÃO
Flexão (ou flexão por carregamento em quatro
pontos): esforços flexores em placas de rocha,
simulando o esforço do vento em placas de rocha
fixadas em fachadas com ancoragens metálicas
(Figura6)
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VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DE ONDAS
ULTRA-SÔNICAS LONGITUDINAIS
Finalidade: avaliar, indiretamente, o grau de
alteração e de coesão das rochas
Importante: por se tratar de um dos poucos
ensaios não destrutivos disponíveis para
verificação de propriedades rochosas
Muito empregado na avaliação da degradação de
rochas, especialmente nos estudos sobre o estado
de conservação de monumentos históricos
29
ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS
Especificações (comuns em normas americanas–
ASTM): constituem-se na proposição de valores
limites, máximos e mínimos, para as propriedades
determinadas nos diferentes materiais rochosos, com
o objetivo de auxiliar na avaliação da qualidade
tecnológica das rochas, independentemente, em
princípio, do tipo de utilização futura dos produtos
beneficiados.
Requisitos (comuns nas normas européias – CEN):
são basicamente parâmetros estatísticos de tolerância
para valores dimensionais, visando o controle de
qualidade de materiais fornecido sem dimensões
específicas, nas obras, para incrementar a beleza e a
uniformidade do trabalho final. 30
ROCHAS ORNAMENTAIS E PARA
REVESTIMENTOS-CONCEITOS EMPREGADOS
NESTE CAPÍTULO-
Rochas ornamentais: todos os materiais rochosos aproveitados pela sua aparência estética e utilizados como elemento decorativo, em trabalhos artísticos e como materiais para construção
Rochas para revestimento: constituem uma aplicação específica das rochas ornamentais, compreendendo os produtos do desmonte de materiais rochosos em blocos, de seu subseqüente desdobramento em chapas, processamento e corte em placas, ladrilhos e tampos para uso na construção civil
Rochas decorativas: rochas cujas propriedades físicas e mecânicas não permitem sua utilização extensiva na construção civil, mas que pela sua apreciada aparência estética, são usadas em ambientes internos, como peças especiais, ou em acabamentos personalizados 32
ROCHAS ORNAMENTAIS E PARA
REVESTIMENTOS-CLASSIFICAÇÃO COMERCIAL -
Tradicionalmente, duas grandes categorias:
“granitos”, na qual se incluem as rochas silicáticas
(ígneas e metamórficas),
“mármores”, entendidos como qualquer rocha
carbonática, tanto de origem sedimentar (calcários)
ou metamórfica, passível de polimento
Atualmente também englobam:
“quartzitos”, “arenitos”, “calcários”, “travertinos” e
“ardósias”, cada qual objeto de normalização e
especificação próprias
33
USOS
Principal aplicação: em revestimento, como placas ou ladrilhos, em pisos e escadas de interiores e exteriores (também denominados revestimentos horizontais), fachadas e paredes de interiores e exteriores (ou revestimentos verticais). Também são consumidas na forma de peças acabadas e semi-acabadas, como tampos de mesas e de bancadas de cozinhas ou de lavatórios e arte funerária
Pavimentação: empregadas em calçadas, ruas, sarjetas etc., geralmente em estado natural, sem processamento, na forma de paralelepípedos e lajotas
Alvenaria: elementos estruturais em edificações, compondo
principalmente paredes. Além das funções estéticas, desempenham importante função de sustentação (ou loading-bearing), suportando cargas compressivas
Empregada na forma natural na construção de muros, comum em várias regiões do Brasil, executados por artífices que empregam técnicas artesanais, cujos métodos praticamente não foram objetos de registro
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ACABAMENTO SUPERFICIAL DA ROCHA
O tipo de acabamento é determinante, conforme o
uso acabamento rústico ou com rugosidade é
obrigatório no revestimento de pisos em
exteriores ou áreas freqüentemente molhadas
Alguns tipos de acabamentos:
Polido: plano, liso, lustroso e altamente refletivo
produzido por abrasão mecânica e polimento.
Levigado: plano e não refletivo; produzido por
abrasão mecânica, em diferentes graus.
Térmico (ou Flameado): realizado por meio de uma
rápida exposição do material a uma chama em alta
temperatura (maçarico), resultando na esfoliação da
superfície da rocha, tornando-a rugosa. 42
ALTERAÇÃO DE ROCHAS
Alteração das rochas é um fenômeno natural, que ocorre ao serem expostas na superfície terrestre, em resposta às novas condições e pela atuação do intemperismo
Principais agentes intempéricos (principalmente em rochas para revestimento:
umidade, independente da origem (chuva, névoa, umidade relativa do ar, solo)
Temperaturado ar, que pode acelerar as reações químicas
Insolação e resfriamento noturno, responsáveis pelos movimentos térmicos
Vento e energia cinética, que promovem ação abrasiva sobre as paredes
Constituintes do ar e poluentes atmosféricos (gasosos e aerossóis), que condicionam as taxas de ataque químico 43
ALTERABILIDADE E DURABILIDADE DE
ROCHAS
As rochas, ao serem utilizadas na construção civil, serão novamente expostas a diferentes condições ambientais, intempéricas e de uso.
Alterabilidade (Aires-Barros, 1991) é a aptidão da rocha em se alterar em função de:
características intrínsecas: dependentes do tipo e natureza da rocha, do grau de alteração e de fissuramento, da porosidade e da configuração do sistema poroso, etc. Nas rochas ornamentais, também há a influência dos “defeitos” –como microfissuras –gerados no processamento
fatores extrínsecos: relacionados às características ambientais em que ocorre a alteração (temperatura, pH, Eh, umidade, forças bióticas) e do correto dimensionamento, colocação e manutenção. Leva-se a intensidade e o caráter cíclico das variações externas;
tempo 44
ALTERABILIDADE E DURABILIDADE DE
ROCHAS
Durabilidade(ASTM, 2005) é a capacidade da
rocha em manter a aparência e as características
essenciais e distintivas de estabilidade e
resistência à degradação ao longo do tempo.
Esse tempo dependerá do meio ambiente, do uso
e da finalidade da rocha em questão (por
exemplo, em exteriores ou interiores).
Está fundamentalmente relacionada à
conservação.
45
DETERIORAÇÕES XPATOLOGIAS
Deterioração, numa definição simples, é o
conjunto de mudanças nas propriedades dos
materiais de construção no decorrer do tempo,
quando em contato com o ambiente natural.
Implica a degradação e o declínio na resistência e
aparência estética, nesse período (Viles, 1997).
Relativamente às rochas
Alteração é considerada qualquer modificação do
material, mas não implica necessariamente o
empobrecimento de suas características
degradação ou deterioração, por sua vez, é uma
modificação do material rochoso que supõe sempre
uma degeneração, sob a óptica da conservação 46
DETERIORAÇÕES X PATOLOGIAS
Patologia, em rochas para revestimento, são as
degradações que ocorrem durante ou após uma
obra, como resultado de procedimentos
inadequados de colocação, de limpeza e de
manutenção, muitas vezes em decorrência da
adoção de critérios incorretos na escolha e
dimensionamento da rocha.
Envelhecimento são as que modificações
(acomodações naturais) que ocorrem ao longo do
tempo, sob condições adequadas de uso e
manutenção
47
ENSAIOS DE ALTERAÇÃO ACELERADA
O conhecimento dos mecanismos e da taxa de atuação dos agentes degradadores é muito útil para o estabelecimento de medidas preventivas e de proteção do material rochoso para aumento da vida útil
Com esse intuito, são realizados ensaios de alteração acelerada, em laboratório, que simulam situações potencialmente degradadoras, por meio da exposição da rocha a agentes intempéricos e poluentes atmosféricos (Tabela 1)
Visam conhecer as respostas das características intrínsecas a essas solicitações, bem como determinar mecanismos de degradação 48
CONSERVAÇÃO, MANUTENÇÃO E LIMPEZA
Conservação se refere a qualquer ação para
prevenir a degradação de materiais (Feilden,
1994)
A regra principal da conservação é a da mínima
intervenção, e a prevenção é a ação mais
indicada, devendo ser efetivada por meio de
procedimentos adequados de manutenção e
limpeza
A preservação enfoca a manutenção do estado já
existente, de modo a evitar a continuidade de
deterioração porventura instalada. 51
CONSERVAÇÃO, MANUTENÇÃO E LIMPEZA
A característica comum a todos os exemplos de degradação e patologias mencionados anteriormente é a irreversibilidade, ressaltando, mais uma vez, a importância da prevenção
Parte dela já está contemplada na correta e criteriosa escolha da rocha e na elaboração de projetos arquitetônicos, subsidiados pelas propriedades tecnológicas da rocha especificada e pelos ensaios de alteração adequados ao uso em foco
Como, em muitos casos, a negligência ou a irregularidade na manutenção é a principal causa das deteriorações, é mister o projeto também estabelecer um plano de conservação, contendo os futuros cronogramas de limpeza e manutenção e os custos envolvidos.
52
AGREGADOS
Agregados são fragmentos de rochas, popularmente denominados como “pedras”.
Fragmentos de rochas com tamanho e propriedades adequadas são utilizados em quase todas as obras de infraestrutura civil, como em edificações, pavimentação, barragens e saneamento.
Estes materiais incluem, por exemplo, blocos, pedras, pedregulhos, cascalhos, seixos, britas, pedriscos, areias etc.
A faixa de tamanho destes fragmentos é bastante ampla, desde blocos com dezenas de centímetros, como os “enrocamentos” usados em barragens, até partículas milimétricas, como os “agregados” usados na confecção de concreto para a maioria das edificações.
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CLASSIFICAÇÕES
Naturais – extraídos diretamente da rocha na forma de fragmentos, areia e cascalhos (seixo – leito dos rios);
Artificiais – passam por um processo de britagem ou moagem.
Leves – ex.: pedra-pomes, vermiculita, argila expandida etc...
Pesados – Ex.: barita, limonita etc...
Normais – areias, cascalhos e pedras britadas.
Finos - abaixo de 0,2mm
Médios - entre 0,2 e 2mm
Grossos - >2mm
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CARACTERÍSTICAS DOS AGREGADOS
As características dos agregados podem ser
divididas em três grupos (MEHTA &
MONTEIRO, 1994):
a) Características dependentes da porosidade: massa
específica aparente, absorção de água, resistência,
módulo de elasticidade e sanidade;
b) Características dependentes da composição
química e mineralógica: resistência, módulo de
elasticidade, substâncias deletérias presentes e
cargas elétricas;
c) Características dependentes das condições prévias
e condicionantes de fabricação: tamanho, forma e
textura das partículas. 62
GRANULOMETRIA
A distribuição granulometrica do agregado tem
uma relação significativa com o indice de vazio do
agregado e influenciara no grau de compacidade
do concreto e do pavimento.
Quanto menor o indice de vazios do agregado,
menor o consumo de cimento no concreto
hidraulico e menor o consumo de betume para
pavimento.
No caso de lastro ferroviário e de enrocamento,
quanto menor o indice de vazio, menor
permeabilidade.
65
GRANULOMETRIA
A análise granulometrica é realizada por
peneiramento a seco usando equipamento
mecânico vibratório ou manual.
66
GRANULOMETRIA
Os resultados são expresso em % (peso) retido
acumulado ou retido em cada fração.
68
0102030405060708090100
0102030405060708090
100
0,01 0,1 1 10
Pas
san
te a
cum
ula
do
(%)
Diâmetro (mm)
Areia IPT
Areia TMC
0102030405060708090100
0102030405060708090
100
0,01 0,1 1 10
Re
tid
o (%
)
Diâmetro (mm)
Areia IPT
Areia TMC
GRANULOMETRIA
A análise granulometrica é uma informação
muito importante para a caracterização
tecnológica do agregado.
Nessas, duas informações básicas são obtidas:
O tamanho máximo dos fragmentos- é aquele que
representa 5% (peso) de material retido;
Determinação do módulo de finura (MF)- é a soma da
% do peso retido acumulado em cada uma das
peneiras da série normal, dividido por 100.
70
TEOR DE ÁGUA E ABSORÇÃO
Umidade refere-se ao teor de água presente em
um material.
A umidade é definida como relação percentual
entre a massa de água contida em uma amostra e
a massa da amostra totalmente seca (massa de
sólidos) e é calculada como:
𝜔 =𝑀á𝑔𝑢𝑎
𝑀𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠× 100
71
TEOR DE ÁGUA E ABSORÇÃO
Pode-se definir o teor de umidade para qualquer
situação da amostra: natural, seca ao ar,
totalmente seca, totalmente saturada, partículas
saturadas com superfície úmida ou partículas
saturadas com superfície seca.
A massa de água é determinada pela diferença
entre o peso da amostra (sólidos e água) e o peso
da amostra totalmente seca.
72
TEOR DE ÁGUA E ABSORÇÃO Úmida no ambiente ou seca ao ar (A=Mseca _ar) Saturada sup. úmida (B=Mssu)
Imersão por 24 h
(Um
ida
de a
bso
rvid
a)
Tem
p.
Am
bie
nte
En
xu
ga
r
(um
idad
e l
ivre
)
Estufa por 24 h
(Umidade absorvida)
Vazio não
comunicante
Saturada Sup. seca (C=Msss) Completamente seca (D=Mseca)
(Umidade absorvida)
73
TEOR DE ÁGUA E ABSORÇÃO
Absorção é uma medida de umidade para a
amostra com partículas na condição saturada
com superfície seca (SSS), ou seja, a absorção
mede a quantidade de água que pode preencher
os poros comunicantes nos grãos de uma massa
de agregados.
𝑎 =𝑀𝑠𝑠𝑠 − 𝑀𝑠𝑒𝑐𝑎
𝑀𝑠𝑒𝑐𝑎× 100
74
TEOR DE ÁGUA E ABSORÇÃO
A absorção do agregado está diretamente
relacionada com a quantidade dos vazios
comunicantes ou porosidade aparente dos grãos
sólidos.
Os valores de absorção das rochas ígneas e
metamorficas geralmente são inferiores a 0,5% e
raramente excedem 1,0%.
As rochas sedimentares têm maior capacidade de
absorção.
75
POROSIDADE
Define-se porosidade de uma rocha, como a
relação entre o volume de poros e o volume total
da rocha, expresso em porcentagem.
Avaliação da porosidade de uma rocha é da maior
importância , visto que esta influencia a
circulação de fluidos no interior da rocha,
condicionando as suas diversas propriedades
hídricas: permeabilidade, absorção de água,
umidade, dessorção, sucção capilar etc.
Essas propriedades podem influenciar a
degradação das características físicas da rocha. 76
MASSA ESPECÍFICA
Define-se massa específica como a relação a
massa e o volume de um material.
Da mesma forma que umidade pode-se definir
massa específica para o material em diversas
condições, tomando a massa correspondente
(condições Figura 2).
Para caracterizar um agregado, independente de
seu teor de umidade, deve-se tomar sua massa
completamente seca.
77
MASSA ESPECÍFICA
Por outro lado, o volume ocupado pelo material
pode se referir ao volume real ocupado pelos
sólidos, descontando-se todos os vazios
permeáveis (nos grãos e entre grãos) (massa
específica real ou absoluta).
Ou ao volume aparente, o qual inclui todos os
vazios permeáveis (massa específica aparente).
O volume real ocupado pelos grãos é obtido do
volume de água deslocado pelos sólidos.
78
FORMA DOS GRÃOS (NBR 7809/2008)
Influencia as propriedades do concreto no estado
fresco diretamente e indiretamente no estado
endurecido.
Quando britados (esmagamento):
Quartzito, gnaisses, arenitos estratificados e xisto
produzem formas lamelares.
Basalto produzem agregados de forma cúbica quando
compactos.
Rochas intrusivas apresentam vértices e aresta bem
definidas, assumindo forma angulosa.
Rochas calcárias estratificadas, arenitos e folhelhos
produzem fragmentos alongados e achatados.
80
FORMA DOS GRÃOS
Quando moídos (atrição):
As partículas perdem os vertices, mudando sua forma
para arredonda, é o que acontece com areia de
depósitos eólicos (dunas, bancos de areia, resultante
da erosão por intemperismo do vento) e seixo.
Quanto mais cúbicas as particulas melhor a
trabalhabilidade do concreto com esses
agregados.
81
FORMA DOS GRÃOS
O menor índice de vazios, ou seja, maior
compacidade no lastro ferroviário e do
enrocamento de barragem.
82
FORMA DOS GRÃOS (NBR 7809/2008)
Medida direta de suas dimensões, a largura
representa o tamanho do agregado,
correspondendo a menor dimensão da peneira
que o deixa passar.
83
TEXTURA SUPERFICIAL
A textura é determinada de forma visual e depende da dureza, granulação e porosidade da rocha matriz.
Tem influência sobre sua aderência com a pasta de cimento Portland e com o ligante betuminoso.
A classificação da textura superficial se baseia no grau de polimento da superfície da partícula.
Agregados com textura mais asperas favorecem a aderência com a pasta de cimento ou com o cimento asfaltico.
Isso influência na resistência do concreto (hidraúlico ou betuminoso), principalmente quando submetido à flexão.
85
FORMA DOS GRÃOS E TEXTURA
SUPERFICIAL
Partículas lisas e arredondadas necessitam de
mais pasta de cimento do que partículas de
textura ásperas, angulosas e alongadas.
86
SUPERFÍCIE ESPECÍFICA
É a relação entre a superfície e o volume de uma
partícula sólida.
𝑆𝑒 =𝑆
𝑉 𝑜𝑢 𝑆′𝑒 =
𝑆
𝑀=
𝑆
𝛾𝑔𝑉
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SUPERFÍCIE ESPECÍFICA
O consumo de água de molhagem em concretos de
cimento Portland é cerca de 10 L/m³ para
partículas com diâmetro de 38mm a 76mm (brita
3 e 4), cuja superfície específica média é de
105m²/m³.
Esse consumo sobe para 300 L/m³ para partículas
com diâmetro de 0,15mm a 0,3mm (areia fina),
cuja superfície específica média é de 26.670m²/m³.
O consumo de ligante asfaltico também aumenta
muito com o conteúdo de partículas finas na
massa de concreto betuminoso.
89
CONGELAMENTO DE ÁGUA ABSORVIDA
Este problema de aumento de volume no
agregado é comum em rochas de fraca ligação,
tamanho de grãos variaveis e baixa porosidade,
tais como folhelho, siltitos e arenitos impuros de
baixo grau de endurecimento (compactação).
Isto pode ser previsto pela cor, friabilidade e
mineralogia, no entanto a resistência ao
congelamento ou descongelamento é melhor
avaliado por teste de absorção (ASTM C127,
C128).
90
ADESIVIDADE
É um fenômeno eletrostático e por isso torna-se
uma propriedade específica que depende do tipo
de ligante e do tipo de rocha.
91
POLIMENTO
Reproduz de forma acelerada, o polimento que é
submetido o agregado sob ação de trafego real
nas estradas, resultando em um coeficiente polido
mantendo uma correlação com o coeficiente de
resistência ao deslizamento que se mede sobre os
pavimentos, o que reflete o grau de deslizamento
da superfície.
92
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 Ángeles“.
94
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:
𝐿𝐴 =𝑀1 − 𝑀2
𝑀1× 100
96
TENACIDADE
A propriedade que a rocha tem de resistir a
impacto ou choque mecânico por essa sobre um
corpo sólido.
Quando o agregado destina-se ao uso em lastro
ferroviário e pista de pouso de aviões, a
tenacidade passa a ser uma propriedade da maior
importancia.
97
TENACIDADE
98
A resistência ao impacto é realizada por meio do ensaio Trenton, no qual fragmentos de rochas são golpeados dez vezes por um cilindro metálico que se desloca em queda livre, através de um tubo guia, também metálico.
Os resultados são expressos em % em peso, abaixo de uma granulometria preestabelecida.
PROPRIEDADES TÉRMICAS
O concreto pode sofrer contração e expansão
devido às variações de temperatura.
Quando aquecido, o concreto se expande
uniformemente, se a temperatura varia de 60°C.
Um dos fatores que mais afetam o coeficiente
térmico de expansão linear do concreto, é o tipo
de agregado.
A expansão térmica do concreto aumenta quando
a rocha do agregado tem maior conteúdo de sílica.
99
COMPRESSÃO UNIAXIAL
Realizado em uma amostra testemunho de 1”.
A correlação estabelecida entre o desempenho da
rocha na forma intacta e a forma do agregado,
não é consistente.
Quando uma rocha é submetida a um esforço
superior ao que pode suportar, a rocha se rompe.
Esse esforço é representado por um valor
denominado de tensão de ruptura.
Para a realização desse ensaio, coloca-se um
corpo de prova entre os pratos de uma prensa
mecânica, que comprime esse corpo de prova até
que ocorra a sua ruptura. 100
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. 102
ESMAGAMENTO
Neste ensaio de esmagamento, também denominado de ensaio de impacto, uma amostra padrão, na granulometria entre 10 e 14mm, é submetida a cargas descontínuas na forma de 15 sopros de um martelo ou piston com peso de 13,5 a 14,1kg caindo de uma altura de 38,5±6,5mm.
A amostra sofre uma degradação produzindo finos.
O material desagregado é peneirado em 2,36mm.
O material passante em % peso, em relação ao material inicial, é o valor de impacto do agregado e usado como um indicador da resistência à granulação. 103
MATÉRIA ORGÂNICA
A NBR 7221/2012 - estabelece o método para
determinação do índice de desempenho de
amostras de agregado miúdo contendo impurezas
orgânicas, através da avaliação comparativa de
resistência à compressão de argamassas
preparadas com o agregado no estado original e
lavado.
NBR NM 49/2001 - estabelece o método de
determinação colorimétrica de impurezas
orgânicas em agregado miúdo destinado ao
preparo do concreto.
104
MATÉRIA ORGÂNICA (NBR NM 49/2001)
Para este ensaio são preparadas duas soluções.
A primeira (para comparação) utiliza ácido tânico
(2g), álcool (10mL) e água destilada ou
deionizada (90mL).
A segunda solução utiliza hidróxido de sódio (30g)
e água destilada ou deionizada (970g).
Coloca-se 200g de areia em um frasco erlenmeyer
e acresenta-se a segunda solução.
Agita-se vigorosamente o frasco.
Após 24 horas filtra-se o conteúdo do frasco e é
feita então a comparação com a primeira solução.
105
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE MATERIAL
PULVERULENTO (NBR NM 46:2003)
Materiais de granulometria < 0,074mm,
Solúveis ou não,
A proporção no agregado miúdo poderá influenciar nas propriedades do concreto: Demandam de mais água para atingir a trabalhabilidade
desejada paro o concreto,
Estes materiais recobrem os grãos de areia impedindo a cristalização dos componentes do cimento prejudicando a aderencia pasta-agregado.
ASTM até 7% de material pulverulento,
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 heterogenea
107
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE MATERIAL
PULVERULENTO (NBR NM 46:2003)
Secar a amostra em estufa (100°C a 110°C) até
massa constante (aproximadamente 24 horas) e
registrar a massa (A), conforme Tabela 1.
108
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE MATERIAL
PULVERULENTO (NBR NM 46:2003)
Colocar a amostra no recipiente e adicionar água até cobri-la.
Agitar a amostra vigorosamente até que o material pulverulento
fique em suspensão.
Imediatamente, escoar a água de lavagem sobre as peneiras,
colocadas em ordem de diâmetro crescente, de baixo para cima.
Adicionar uma segunda quantidade de água ao recipiente, agitar
e verter a água sobre as peneiras.
Repetir a operação até que a água de lavagem fique clara,
comparando-se visualmente a sua limpidez com uma água limpa,
usando os dois béqueres.
Retornar todo o material retido nas peneiras sobre a amostra
lavada.
Secar o agregado lavado em estufa e determinar a massa restante
(B).
Calcular o teor de material pulverulento do agregado (m)
109
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.
111
MINERAIS REATIVOS (NBR 15577-4/2009)
RAA (Reação álcali-agregado)
Edifício Areia Branca, Na Praia de piedade, em Recife.
Reação química lenta, na qual alguns constituintes do agregado, na presença da água, reagem com o hidróxidos alcalinos do cimento ou de outras fontes, formando um gel expansivo.
Reação álcali-sílica
Reação de sílica semi-critalina ou amorfa com os álcalis do cimento (sódio e potássio.
Reação álcali-carbonato
São menos comuns, ocorre com rochas carbonáticas do tipo dolomita.
Reação álcali-silicato
Reação da silica em granulometria muito fina disseminada na rocha, e é encontrada em rochas do tipo filito, argilito que contém filossilicatos como vermiculita, clorita e mica. 112
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ARGILA EM
TORRÕES E MATERIAIS FRIÁVEIS
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.
Partículas que podem ser desfeitas pela pressão
entre os dedos polegar e indicador.
Em excesso podem modificar as propriedades
físicas do concreto.
113
DURABILIDADE
Determinar a resistência à desintegração dos
agregados sujeitos à ação do tempo.
Isso é muito importante em rochas que
apresentam minerais poucos estáveis, como é o
caso de alguns tipos de basalto alterados, muito
comuns no Brasil.
A norma ME 089 (DNIT, 1994b) apresenta o
procedimento para avaliação da durabilidade de
agregado pelo emprego de soluções de sulfato de
sódio ou magnésio.
114
DURABILIDADE
O processo de imersão e secagem alternada constitui um ciclo, o qual é repetido até o número desejado de ciclos.
Geralmente, são tomados cinco ciclos.
Esse processo acelera a desintegração da amostra, simulando o efeito do tempo.
Após o numero de ciclos desejados, as frações maiores são examinadas qualitativamente, procurando-se identificar visualmente sinais de fendilhamento, desintegração, esmagamento, quebra, laminação, etc.
A norma aconselha que se misture os agregados após o ciclo de desintegração acelerada e que se faça nova análise granulometrica para se determinar a variação no “módulo de finura”.
116
PESQUISAR
Qual a importância dos ensaios para o uso como
agregados?
Quais as normas vigentes desses ensaios?
Descreva o procedimento desses ensaios.
118
NBR 9935/2009
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.
123
AGREGADOS PARA CONCRETO E
ARGAMASSA DE CIMENTO PORTLAND
A 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.
A 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.
NBR 7215/1997 - especifica o método de determinação da resistência a compressão de cimento Portland.
124
AGREGADOS PARA CONCRETO E
ARGAMASSA DE CIMENTO PORTLAND
125
Uso com função
estrutural
Uso sem função
estrutural
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Os agregados usados para concreto devem
atender às propriedades requeridas pela
caracterização tecnologica, tais como:
Conteúdo em minerais duros, compactos, limpos,
isento de substâncias que possam afetar a hidratação
e o endurecimento do cimento, a proteção da
armadura contra corrosão, durabilidade, ou quando
for desejado, os aspectos visuais externos do concreto.
126
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Os agregados não devem conter materiais
reativos com os álcalis do cimento, proporções que
possam causar expansão do concreto, exceto nos
casos em que o cimento contiver menos de 6% de
equivalente alcalino, expresso em Na2 ou for
adicionado aditivos que evitem a sua expansão,
prejudicial à reação álcali-agregado.
127
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Agregado miúdo (NBR 7211/2009)
A areia natural ou resultante da britagem de rochas
estáveis, ou a mistura de ambas, que esta abaixo de
4,75mm, dentro dos limites da Tabela 1.
128
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Agregado miúdo (NBR 7211/2009)
A granulometria é determinada pelo ensaio descrito
na NBR248/2003 realizado com peneiras de tela de
tecido metálico definidas pela NM-ISO 3310.
A NBR 7211 estabelece que poderão ser usadas
areias com distribuição granulometrica diferente,
desde que sejam feitos os ajustes, mediante estudos
prévios de dosagem.
O módulo de finura do agregado miúdo (areia), cuja
granulometria cumpre com qualquer uma das zonas
indicadas na Tabela 1, não deve variar de mais de 0,2
para material de mesma origem.
130
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Substâncias nocivas (limites):
Torrões de argila e materiais friáveis (NBR
7218/2010),máximo de 3%;
Materiais carbonosos (ASTM C123/C123M:2012),
para concreto aparente, máximo de 0,5% e concreto
não aparente, máximo de 1%.
Material fino <75µm obtido por peneiramento a
úmido material pulverulento (NBR NM 46/2003),
para concreto submetido a desgaste superficial,
máximo de 3% e concretos protegidos do desgaste
superficial, máximo de 5%;
Impurezas orgânicas (NBR7221/2012), máximo de
10%
131
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Agregado graúdo
ABNT NBR NM 26:2009 - estabelece os
procedimentos para a amostragem de agregados,
desde a sua extração e redução até o armazenamento
e transporte das amostras representativas de
agregados para concreto, destinadas a ensaios de
laboratório.
A granulometria dos agregados graúdos, determinada
pela NBR NM 248, deve atender os requisitos
indicados na Tabela 2 (NBR7225-cancelada).
132
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Agregado graúdo
Define-se agregado graúdo como aquele cujos grãos
passam numa peneira com abertura de 75mm e ficam
retidos na peneira 4,75mm, de acordo com os limites
da Tabela 3.
134
COM FUNÇÃO ESTRUTURAL
Limites:
Forma dos grãos (NBR7809/2008), o índice não deve
ser superior a 3.
Abrasão “Los Angejes” (NBR NM 51/2001), deve ser
inferior a 50%.
136