Disciplina MATERIAIS DE CONSTRUO II Agregados MICHEL FERNANDO

Disciplina: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II Agregados MICHEL FERNANDO ALBERTIM mfafoz@gmail. com Adaptado das aulas da Prof. Nayara S. Klein

INTRODUÇÃO Definições Agregado: Material granular, de dimensões adequadas para o uso em engenharia. Usos na engenharia: • Argamassas e concretos; • Base para pavimentação; • Drenos; • Lastros de ferrovias; • Gabiões. Agregados

INTRODUÇÃO Definições Agregados para concreto: Devem ser compostos por grãos de minerais duros, compactos, estáveis, duráveis e limpos, e não devem conter substâncias de natureza e em quantidade que possam afetar a hidratação e o endurecimento do cimento, a proteção da armadura contra a corrosão, a durabilidade ou, quando for requerido, o aspecto visual externo do concreto. ABNT NBR 7211 (2009) Agregados para concreto - Especificação Agregados

INTRODUÇÃO Finalidade Agregados para concreto – Finalidade do uso: Econômica: redução de custos. Cimento ≈ R$ 150, 00/m 3 Valores (2017) Agregados ≈ R$ 65, 00/m 3 Técnicas: Agregados Minimização da retração; Minimização do calor de hidratação; Aumento da resistência química.

INTRODUÇÃO Finalidade Agregados para concreto – Finalidade do uso: Representam de 60 a 80% do volume de concretos convencionais. Agregados

INTRODUÇÃO Origem Classificação dos agregados quanto à origem: • Naturais: Seixo rolado Areia natural • Artificiais: Agregados Britas e areias de britagem Argila expandida Granalha de aço

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados naturais: • Agregados Extração a céu aberto em cavas, rios ou minas.

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados naturais: • Agregados Extração a céu aberto em cavas, rios ou minas.

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados naturais: • Agregados Extração a céu aberto em cavas, rios ou minas. Aspecto geral Remoção da terra e MO Peneiramento e lavagem Problemas ambientais

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados naturais: • Areia de origem marinha. • Aplica-se processo de lavagem para remover o sal (Na. Cl). • Não se utiliza em concreto armado devido ao ataque às armaduras. Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Extração em pedreiras. Perfuração para colocação de explosivos. Agregados Desmonte de rochas.

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Extração em pedreiras. Retirada do material desmontado. Agregados Transporte em caminhões com caçamba basculante.

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Agregados Produção e classificação em centrais de britagem.

INTRODUÇÃO Origem Fotografia Produto Rachão Primário CLASSIFICAÇÃO Produtos de britagem: Classificação Comercial quanto ao tamanho. Base de pavimentações e gabiões Imagem do uso Faixa granulométrica Diâmetro: 100 à 150 mm Pedra Britada nº 3 Concreto para fundações, lastros e pavimentações Diâmetro: 25 à 50 mm Pedra Britada nº 2 Concreto Estrutural e não Estrutural Diâmetro: 19 à 25 mm Pedra Britada nº 1 Concreto Estrutural e não Estrutural Diâmetro: 12, 5 à 19 mm Pedrisco Limpo Blocos de concreto e pré-moldados, massa asfáltica Diâmetro: 4, 8 à 9, 5 mm Pó de Pedra Blocos de concreto e pré-moldados, massa asfáltica Agregados Diâmetro: 0, 5 à 4, 8 mm

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Agregados Produção e classificação em centrais de britagem.

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Britador primário – Britador de mandíbulas: Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Britador secundários e terciários - Girosférico cônico: Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Britador secundários e terciários - Girosférico cônico: Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Britador quaternário - Impactores VSI (eixo vertical): Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Peneiramento em peneiras vibratórias: Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Lavagem da areia para retirada do material pulverulento: TELA Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Lavagem da areia para retirada do material pulverulento: Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Agregado miúdo proveniente da britagem de rochas: Britador primário de mandíbulas Areia de pedra Agregados Britadores secundário e terciário (cônico) Lavagem Peneiras Britador quaternário impactador centrífugo

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Agregado miúdo proveniente da britagem de rochas: • Grãos mais lamelares e pontiagudos; • Maior quantidade de material pulverulento e finos em geral (a lavagem minimiza); • Prejudica a trabalhabilidade; • Exige mais água e cimento, aumentando o custo do concreto. Agregados

INTRODUÇÃO Origem Obtenção dos agregados artificiais - Britagem: • Produção e classificação em centrais de britagem. Agregado miúdo proveniente da britagem de rochas: Principalmente devido ao impacto ambiental da extração de areia natural, cada vez mais os areais se afastam dos centros consumidores e o transporte, em muitos casos, tem um custo maior que o próprio material. Nas regiões metropolitanas do Rio de Janeiro e São Paulo a distância média já supera os 100 km. Para otimização de custo e do traço da dosagem, as principais usinas de concreto da região de Curitiba já utilizam ½ de areia natural e ½ de areia artificial nos seus concretos. Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: • • • Material pulverulento: material passante na peneira (#) nº 200 (0, 075 mm) Agregado miúdo: material passante na # nº 4 (4, 75 mm) Agregado graúdo: material retido na # nº 4 (4, 75 mm) Areia Natural Seixos rolados Pedra britada Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Material passante: Até 15% da massa pode ficar retida na peneira especificada. No mínimo 85% deve passar. Material retido: Até 15% da massa pode passar na peneira especificada. No mínimo 85% deve ficar retido. Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Influência nas propriedades de concretos e argamassas: A) Contínua, bem graduada B) Descontínua Pode favorecer a resistência C) Uniforme Aumenta consumo de cimento Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Influência nas propriedades de concretos e argamassas: Maior quantidade de vazios exige um maior consumo de pasta de cimento Aumenta custo Aumenta retração Aumenta calor. . . Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Influência nas propriedades de concretos e argamassas: 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. Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Influência nas propriedades de concretos e argamassas: Efeito na superfície específica sobre o consumo de água Agregados Diâmetros (mm) Agregados Superfície Específica (m 2/m 3) Superfície Específica (m 2/kg) Água de molhagem (l/m 3) Cimento 915. 000 300 - 0, 15 a 0, 30 26. 670 18, 4 300 2, 4 a 4, 8 1. 680 1, 16 56 9, 5 a 19 420 0, 290 40 38 a 76 105 0, 072 10

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Areia NBR NM 248 (2003) Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Areia NBR 7211 (2009) Porcentagem, em peso, retida acumulada nas peneiras Agregados Peneira ABNT mínimo máximo 9, 5 mm 0 0 6, 3 mm 0 7 0 0 4, 8 mm 0 10 0 5 2, 4 mm 0 25 10 20 1, 2 mm 5 50 20 30 0, 6 mm 15 70 35 55 0, 3 mm 50 95 65 85 0, 15 mm 85 100 90 95 Zona utilizável Zona ótima mínimo máximo

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Areia AMOSTRA # (mm) % retida acumulada 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 --- MF = 2, 88 Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Areia AMOSTRA # (mm) % retida acumulada 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 --- MF = 2, 88 Agregados Módulo de Finura (MF) Classificação 1, 55 < M. F. < 2, 20 Zona utilizável inferior 2, 20 < M. F. < 2, 90 Zona ótima 2, 90 < M. F. < 3, 50 Zona utilizável superior

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Módulo de Finura - MF MF = ∑(% acumuladas) 100 O MF serve para classificar os agregados e também como informação em alguns métodos de dosagem. Dimensão Máxima Característica- DMC A DMC de um agregado é a abertura da malha da peneira na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. A DMC serve para verificar se um agregado tem tamanho adequado para ser utilizado em concreto de elementos estruturais de determinadas dimensões. Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: DMC do agregado a ser usado: Determinada pelo projeto estrutural (Adotar o menor destes valores): • DMC 1/3 da espessura da laje; • DMC ¼ da distância entre faces das formas; • DMC 0, 8 do espaçamento entre armaduras horizontais; • DMC 1, 2 do espaçamento entre armaduras verticais; • DMC ¼ do Ø da tubulação de bombeamento (no caso); • DMC 1, 2 do cobrimento nominal. Agregados

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Brita NBR NM 248 (2003) SÉRIE NORMAL N° Abertura (mm) 3” 75 1 ½” ¾” 3/8” o n 4 Agregados SÉRIE INTERMEDIÁRIA N° Abertura (mm) 2 ½” 63 2” 50 1 ¼” 31, 5 1” 25 ½” 12, 5 ¼” 6, 3 37, 5 19 9, 5 4, 75

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Brita Limites granulométricos de agregado graúdo (NBR 7211, 2009) d/D = 9, 5/25 d/D = 4, 75/12, 5 Abertura das peneiras (mm) mínimo % máximo % 25 19 12, 5 9, 5 6, 3 4, 75 2, 36 0 0 0 2 40 80 95 0 0 5 15 65 100 31, 5 25 19 12, 5 9, 5 6, 3 4, 75 2, 36 0 0 2 40 80 92 95 100 0 5 15 65 100 100 (Brita 0) Agregados (Brita 1)

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Brita Limites granulométricos de agregado graúdo (NBR 7211, 2009) d/D = 19/31, 5 Abertura das mínimo peneiras (mm) % 31, 5 0 25 5 19 65 12, 5 92 9, 5 95 6, 3 100 (Brita 2) Agregados máximo % 5 25 95 100 100 d/D = 25/50 Abertura das mínimo peneiras (mm) % 50 0 37, 5 5 31, 5 75 25 87 19 95 (Brita 3) máximo % 5 30 100 100

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Brita Limites granulométricos de agregado graúdo (NBR 7211, 2009) d/D = 37, 5/75 Abertura das peneiras (mm) 75 63 50 37, 5 31, 5 mínimo % 0 5 75 90 95 (Brita 4) Agregados máximo % 5 30 100 100

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Peneiramento em peneiras da série normal ABNT - Brita SÉRIE NORMAL N° Abertura (mm) 3” 75 1 ½” ¾” 3/8” o n 4 Agregados SÉRIE INTERMEDIÁRIA N° Abertura (mm) 2 ½” 63 2” 50 1 ¼” 31, 5 1” 25 ½” 12, 5 ¼” 6, 3 37, 5 19 9, 5 4, 75 MF: usa as % acumuladas peneiras da série normal. MF = ∑(% acumuladas) 100 DMC: usa as % acumuladas peneiras da série normal e da série intermediária.

ENSAIOS Granulometria Distribuição granulométrica dos agregados: Amostra de uma brita 2 (19/31, 5 mm) Amostra de uma brita 1 (9, 5/25 mm) <5% =5% Agregados MF = (16 + 95+ 100 x 6) / 100 = 7, 11 MF = (17 + 94 + 97 + 100 x 3) / 100 = 6, 05 DMC = 25 mm DMC = 12, 5 mm

ENSAIOS Granulometria Determinação do material pulverulento: NBR NM 46 (2003) • Lavar uma amostra do agregado usando água ou empregando também agente umectante dissolvido na água; • A água de lavagem decantada, contendo material suspenso e dissolvido, deve ser passada através da peneira nº 200, de malha 0, 075 mm; • A perda em massa resultante do tratamento com água é calculada em porcentagem da massa da amostra original e registrado como % de material pulverulento. Agregados

ENSAIOS Índice de forma do agregado graúdo: NBR 7809 (2005) Forma dos grãos influencia: • Trabalhabilidade; • Índice de vazios; • Consumo de cimento e todas as consequências econômicas e técnicas associadas. Agregados

ENSAIOS Índice de forma do agregado graúdo: NBR 7809 (2005) Alongado Lamelar Grãos alongados ou lamelares: • Prejudicam a trabalhabilidade; • Geram mais vazios entre os grãos e exigem maior consumo de cimento no concreto. Agregados

ENSAIOS Índice de forma do agregado graúdo: NBR 7809 (2005) Grãos arredondados: • Favorecem a trabalhabilidade; • Geram menos vazios entre os grãos e possibilitam a produção de concreto com menos cimento. Agregados

ENSAIOS Índice de forma do agregado graúdo: NBR 7809 (2005): considera material retido na # 9, 5 mm IF = c/e ≤ 3, 0 IF = índice de forma c = comprimento e = espessura Agregados

ENSAIOS ME x MU Massa específica ou massa unitária? Massa Específica (ME) = massa / volume REAL (sólidos) Massa Unitária (MU) = massa / volume TOTAL (sólidos + vazios) Valores habituais: Areia natural: ME ≈ 2, 6 g/cm 3 MU ≈ 1, 4 g/cm 3 Brita comum: ME ≈ 2, 7 g/cm 3 MU ≈ 1, 5 g/cm 3 Agregados

ENSAIOS ME x MU Determinação da massa unitária: NBR NM 45 (2006): areia e brita. Determinação MU compactada de britas. Agregados Mistura compactada sofrendo rasamento.

ENSAIOS ME x MU Determinação da massa específica - Brita: NBR NM 53 (2003) ME = W W-H Amostra imersa em água Agregados

ENSAIOS ME x MU Absorção de água e umidade: Estado dos grãos: Seco em estufa: sem umidade alguma, 110 °C por 6 horas; Seco ao ar: sem umidade superficial, apenas umidade interna; Saturado superfície seca (SSS): interior saturado, sem umidade superficial; Saturado: com água livre na superfície. Grau de Umidade, h (%) h% = Absorção de água ≤ valor da porosidade Agregados Ph - Ps Ps x 100

ENSAIOS ME x MU Absorção de água e umidade: Medição do grau de umidade: NBR 9939 (2011) Seco em estufa: O material fica sem umidade alguma, após a permanência em estufa a 110 °C por 6 horas. Estufa Balança para pesagem do agregado úmido e seco Agregados

ENSAIOS ME x MU Absorção de água e umidade: Medição do grau de umidade: alternativas à norma (menor precisão) Sensor por microondas para determinação de umidade em agregados. Agregados Determinação de umidade em agregados por método expedito rápido (20 minutos) Balança para pesagem úmido e seco Frigideira e fogão para secagem rápida

ENSAIOS ME x MU Absorção de água e umidade: Porque é importante controlar o grau de umidade dos agregados? A água transportada pelos agregados através do seu teor de umidade deve ser considerada no valor da relação água/cimento (a/c) para não afetar a resistência do concreto. Maior a/c → Menor resistência (fc) Agregados

ENSAIOS ME x MU Absorção de água e umidade: Porque é importante controlar o grau de umidade dos agregados? Inchamento de até 35% Agregados O inchamento da areia altera o volume de agregado a ser usado quando a produção de concreto é feita em volume.

ENSAIOS ME x MU Absorção de água e umidade: Concreto produzido na obra, em volume: Agregados dosados em volume e o cimento em massa (quantidade de sacos). Medição em volume: - Caixa ou padiola; - Carrinho, etc. Agregados Medição em volume no carrinho

ENSAIOS ME x MU QUALIDADE ! Controle de impurezas ! Controle dos volumes dos agregados ! • Controle dos volumes dos agregados? • Umidade dos agregados? • Controle do volume de água? fck obtido ? ? Agregados Controle do Volume de água !

ENSAIOS ME x MU Classificação dos agregados quanto à densidade: Leves: MU < 1. 000 kg/m 3 Vermiculita Argila expandida Pérolas de isopor Fragmentos de EVA Pedra pome CONCRETO LEVE: Pedra pome, Vermiculita, Argila expandida. Agregados

ENSAIOS ME x MU Classificação dos agregados quanto à densidade: Convencionais: 1. 000 < MU < 2. 000 kg/m 3 Britas comuns Seixo rolado Areia Natural Agregados

ENSAIOS ME x MU Classificação dos agregados quanto à densidade: Pesados: MU > 2. 000 kg/m 3 Granalha de aço Brita de magnetita Agregados CONCRETO PESADO: Barita, Magnetita, Limonita.

ENSAIOS ME x MU Classificação dos agregados quanto à densidade: Agregados Nayara S. Klein (2012)

ENSAIOS ME x MU Abrasão “LOS ANGELES”: NBR NM 51 (2001) Friabilidade: tendência do agregado desagregar Excesso de friabilidade aumenta em demasia a quantidade de finos do concreto dentro da betoneira. Agregados

ENSAIOS ME x MU Abrasão “LOS ANGELES”: NBR NM 51 (2001): Material retido na # nº 4 (4, 8 mm) Agregados

ENSAIOS Resistência AGREGADO Resistência à compressão da rocha Basalto 105 a 235 MPa Granito 85 a 275 MPa Calcário 90 a 270 MPa Cascalho 165 a 265 MPa (Andrade, W. P. ; 1997) Resistência à compressão: Os agregados não são utilizados para regular a resistência de um concreto, mas podem limitar a sua resistência à compressão (no caso de concretos convencionais). Agregados

CARACTERÍSTICAS DELETÉRIAS Definição Características deletérias dos agregados: Características Químicas: Reação com o cimento: • Álcali-agregado (Na. OH, KOH) • Contaminaçãopor Pirita • Impurezas orgânicas • Impurezas salinas • Trocas iônicas Independentes do cimento: • Oxidação • Sulfetos de Ferro • Carbonatação • Solubilização Agregados

CARACTERÍSTICAS DELETÉRIAS Limites Características deletérias dos agregados: Limites máximos de substâncias nocivas: Substância Torrões de argila e materiais friáveis Materiais carbonosos 1) Material fino que passa na peneira 75μm Impurezas orgânicas Método de ensaio NBR 7218 ASTM C 123 NBR NM 46 NBR NM 49 Porcentagem máxima Agregado miúdo Agregado graúdo Concreto aparente 3, 0 1, 0 Concreto sujeito a desgaste superficial 3, 0 2, 0 Outros concretos 3, 0 Concreto aparente 0, 5 Concreto não aparente 1, 0 Concreto sujeito a desgaste superficial 3, 0 1, 0 2) 3) Concreto protegido de desgaste superficial 5, 0 1, 0 2) 3) Solução obtida deve ser mais clara que a padrão - 1)Quando não for detectada a presença de materiais carbonosos durante a apreciação petrográfica, pode-se prescindir do ensaio de quantificação dos materiais carbonosos. 2)Para o agregado total, o limite pode ser composto de até 6, 5% desde que se comprove por apreciação petrográfica que os grãos não interferem nas propriedades do concreto. 3)Para agregados produzidos a partir de rochas com absorção de água inferior a 1% o limite pode ser 2%. 4)Quando a coloração da solução obtida no ensaio for mais escura que a solução padrão, a diferença máxima entre os resultados de resistência à compressão previstos na NBR 7221 deve ser de 10%. Agregados

CARACTERÍSTICAS DELETÉRIAS Limites Características deletérias dos agregados: Matéria orgânica: causa decomposição da pasta, eflorescências e manchamento no concreto. Pode interferir na hidrataçãodo cimento (podendoaté inibir a hidratação). Ocorre frequentemente em areias naturais. Agregados

CARACTERÍSTICAS DELETÉRIAS Limites Características deletérias dos agregados: Limites máximos para expansão devida a RAA, teor de cloretos e sulfatos presentes nos agregados: Determinação Método de ensaio Reatividade álcali-agregado ASTM C 1260 NBR 9773 1) Teor de Cloretos 2) Limites Expansão máxima de 0, 10% aos 14 dias de cura agressiva Expansão máxima de 0, 05% aos 3 meses Expansão máxima de 0, 05% aos 6 meses NBR 9917 NBR 14832 3) 0, 2% concreto simples 0, 1% concreto armado 0, 01% concreto protendido Teor de sulfatos 4) Agr NBR 9917 0, 1% 1)Ensaio Facultativo. 2)Agregados que excedam os limites podem ser utilizados em concreto, desde que o teor total trazido por todos os componentes, verificado pela NBR 14382 ou ASTM C 1218, não exceda os limites: 0, 06% para concreto protendido, 0, 15% para concreto armado exposto a cloretos, 0, 40% para concreto armado em condições não severas e 0, 30% para outros tipos de construção em concreto armado. 3)Método para determinação de cloretos em clínquer e cimento Portland, pode ser utilizado para agregados. 4)Agregados que excedam o limite podem ser utilizados em concreto, desde que o teor total trazido pelos demais componentes não exceda 0, 2% ou que fique comprovado que o uso de cimento Portland resistente à sulfatos, conforme NBR 5737. egados

OBRIGADO PELA ATENÇÃO! Agregados MICHEL F ALBERTIM mfafoz@gmail. com