AGREGADOS-2014

ROCHAS E AGREGADOS

COMO MATERIAIS DE

CONSTRUÇÃO Prof.ªD.Sc. Luciane farias Ribas

ROCHA COMO MATERIAL

DE CONSTRUÇÃO

Maria Heloisa Barros de Oliveira Frascá – IPT 2

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

EXEMPLOS DE ROCHAS ÍGNEAS

6

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


9


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


11

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


14


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

TRAÇÃO NA FLEXÃO

26

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)

27

FLEXÃO

28

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 -

31


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


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

CARACTERÍSTICAS DIFERENCIAIS DOS

PRINCIPAISTIPOS COMERCIAIS

34

COMPARAÇÃO SIMPLIFICADA DE

PROPRIEDADES

DE DIFERENTES TIPOS ROCHOSOS

35

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

36

USOS

37

ESCOLHA E SELEÇÃO

38

CRITÉRIOS PARA ESCOLHA E SELEÇÃO

39

PRINCIPAIS SOLICITAÇÕES DE USO X

AMBIENTE (EXTERIOR / INTERIOR)

40

PROPRIEDADES RELEVANTES X USOS

41

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


49


50

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 PARA A

CONSTRUÇÃO CIVIL 53

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.

54

AGREGADOS

55

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

56

FRAGMENTOS DE ROCHAS E FRAÇÕES

GRANULOMÉTRICAS

57


GRANULOMÉTRICAS

58


GRANULOMÉTRICAS

59


GRANULOMÉTRICAS

60


GRANULOMÉTRICAS

61

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

ENSAIOS FÍSICOS

Agregados 63

CURVAS GRANULOMÉTRICAS

64

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

SÉRIE DE PENEIRAS NORMAL E

INTERMEDIÁRIAS

67

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

Análise granulometrica de areia lavada do Rio

Guandu-RJ

69

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


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


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


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

MASSA ESPECÍFICA

79

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

FORMA DOS GRÃOS

84

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

87


88


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

ENSAIOS MECÂNICOS

Agregados 93

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

RESISTÊNCIA A ESFORÇOS MECÂNICOS

95

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

ENSAIOS FÍSICO-QUÍMICOS

Agregados 101

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


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


106

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



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



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



110

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

115

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

CARGAS SUPERFICIAIS

117

PESQUISAR

Qual a importância dos ensaios para o uso como

agregados?

Quais as normas vigentes desses ensaios?

Descreva o procedimento desses ensaios.

118

COMPACIDADE E COMPACTAÇÃO

119

ESTABILIDADE E ESTABILIZAÇÃO

120

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC OU

CBR)

121

USO DE ESPECIFICAÇÕES

Agregados 122

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


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


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


Tabela 1 – Limites granulometricos do agregado

miúdo

129


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


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


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


Tabela 2 - escanear

133


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


Tabela 3 - Limites granulometricos do agregado graúdo

135


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

AGREGADOS GRAÚDO

SUBSTÂNCIAS NOCIVAS

137

PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DOS AGREGADOS

– QUADRO 1 - ESCANEAR

138

AGREGADOS PARA PAVIMENTAÇÃO

PAVIMENTO RODOVIÁRIO

139

AGREGADOS PARA ESTRUTURAS DE

CONTENÇÃO

140

AGREGADOS PARA DISPOSITIVOS DE

DRENAGEM INTERNA DE ESTRUTURAS DE

CONTENÇÃO

141



CONTENÇÃO

142



CONTENÇÃO

143



CONTENÇÃO

144



CONTENÇÃO

145

Documents

AGREGADOS-2014