Agregados miúdo e graúdo prof. jonatas elim

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Materiais de Construção 2 AGREGADOS

UNIVERSIDADE DO VALE DO IPOJUCA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Prof. Jônatas Elim

Agregados para concreto

• Material granular sem forma e volume definidos;

• Geralmente inerte; e

• Propriedades adequadas para uso em obras de Engenharia

Conceito

Agregados para concreto Importância

• Econômica:

- custo agregado << custo cimento

- ocupam 60 - 80 % 1 m3 concreto

- 0,8 m3/m2 hab. popular (VALVERDE, 1999)

- produção nacional: 200 milhões de ton / ano > produção de ferro (VALVERDE, 1999)


• Técnica:

- influenciam muitas propriedades do concreto no estado fresco e endurecido

– Trabalhabilidade;

– Retração por secagem;

– Propriedades mecânicas (CAD);

– Desgaste por abrasão.

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• Ecológica :

- mineração e uso de agregados naturais, nas cidades brasileiras, não é feita com o enfoque de sustentabilidade ambiental;

- pesquisas de resíduos dos mais diversos tipos como agregados, em concretos e argamassas.


• Rochas britadas

• Fragmentos rolados nos leitos dos cursos d’água;

• Materiais encontrados em jazidas provenientes de alterações de rocha

Tipos de agregados


• Lastro de vias férreas;

• Bases para calçamentos;

• Camadas drenantes;

Aplicações de agregados Agregados para concreto

• Reforço das camadas de um pavimento;

• Concretos asfálticos;

Aplicações de agregados

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• Argamassas para assentamento e revestimento de pisos, paredes e tetos;

Aplicações de agregados Agregados para concreto

• Concretos:

– Simples;

– Armado;

– Protendido; e

– Especiais.

Aplicações de agregados


• Funções dos agregados:

– resistir aos esforços:

• mecânicos

• ao desgaste

• ao intemperismo

– reduzir as variações volumétricas; e

– reduzir o custo.

Argamassas e concretos Agregados para concreto

• Naturais:

– areia;

– pedregulho, cascalho ou seixo rolado.

Classificação dos agregados

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• Artificiais:

– pedra britada;

– areia artificial;

– escória siderúrgica;

– argila expandida;

– cinza volante sinterizada; etc.


argila expandida

Escória de alto forno


• Massa específica:


Leves Normais Pesados

Vermiculita Areia Minérios de ferro

Argila expandia Seixo rolado Minérios de bário

Poliestireno

expandido

Pedra britada Sucata metálica


• Tamanho dos grãos

• Agregado Miúdo: material que passa na # 4,75 mm e fica retido na # 0,150 mm

– areia natural ou artificial

Classificação dos agregados Agregados para concreto

• Tamanho dos grãos

• Agregado graúdo: material que fica retido na # 4,75 mm

– seixo rolado:

– pedra britada:


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• NBR 7211 – Agregados para concreto: areia natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam na # 4,75 mm e ficam retidos na # 0,150 mm

Agregado miúdo Agregados para concreto

• Massa Específica: Relação entre a massa do agregado seco e o seu volume, descontados os volumes dos seus poros permeáveis, impermeáveis e entre grãos.

• Picnômetro

• Frasco de Chapman

• NBR NM 52

• 2,65 g/cm3

Agregado miúdo – Massa específica real


• Massa unitária: É relação entre a massa do agregado e o volume do recipiente que o contém, definido de acordo com o estabelecido nesta norma. Também inclui os vazios.

• Estados solto ou compactado

• NBR NM 45:2006

• 1,3 a 1,75 g/cm3

Agregado miúdo – Massa unitária Agregados para concreto

• Teor de umidade – Areia seca: 1,50 g/cm3

– Areia pouco úmida: 1,30 g/cm3

– Areia muito úmida: 1,20 g/cm3

• Granulometria – Areia média seca: 1,50 g/cm3

– Areia fina seca: 1,40 g/cm3

Agregado miúdo – Massa unitária

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Agregados para concreto Absorção e umidade

• Absorção - Aumento da massa do agregado em função do preenchimento de seus vazios permeáveis, expresso em percentagem.

• Umidade – O agregado pode ser utilizado no concreto em diversas condições de umidade.


• Seco em estufa – toda água evaporável foi eliminada por aquecimento a 100 °C .

• Seco ao ar – condição na qual se colocado ao ar, ocorre o equilíbrio com a umidade ambiente .

• Saturado com superfície seca (SSS) – Quando todos os poros estão preenchidos e não há uma película de água na superfície.

Seco em

estufa

Seco ao

ar

Saturado

sup. secaSaturado

sup. molhada

água livre

absorção

efetiva

absorção umidade

superficial

umidade total


• Capacidade de absorção – quantidade de água necessária para levar o agregado da condição seca em estufa à condição SSS.

• Absorção efetiva – quantidade de água necessária para levar o agregado da condição seca ao ar à condição SSS.

• Umidade superficial – quantidade de água presente no agregado além daquela requerida para alcança a condição SSS.

Seco em

estufa

Seco ao

ar

Saturado

sup. secaSaturado

sup. molhada

água livre

absorção

efetiva

absorção umidade

superficial

umidade total


• Importância – os dados de absorção, absorção efetiva e umidade superficial são necessários para a correção da proporção de água no concreto.

• Umidade interna

– Absorção

– É mínima: 2%

• Umidade superficial

– Aderida à superfície dos grãos

– Inchamento

• Umidade %

100*

sM

MMh

sh

7

Agregados para concreto Umidade em agregados

• Massa do agregado úmido

• Massa do agregado seco

sh Mh

M *100

100 hs M

hM *

100

100

100*)1( s

h

M

Mh sh M

hM *)1

100(

Agregados para concreto Métodos para determinar a umidade

• Secagem em estufa

• Frasco de Chapman

– NBR NM 52

• Picnômetro

• Speedy moisture tester – base na reação química da água existente em uma amostra

com o carbureto de cálcio, realizada em ambiente confinado. – O gás acetileno ao expandir-se gera pressão proporcional à

quantidade de água existente no ambiente. A leitura dessa pressão em um manômetro permite a avaliação do teor de umidade de amostras.

CaC2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2

Agregados para concreto Inchamento da areia

• Importância – para traços de concreto dosados em volume é de grande importância, pois corrige a alteração do volume da areia com a umidade.


• Na areia úmida a água forma em torno dos grãos uma tênue película provocando um afastamento entre eles ocasionando o aumento de volume do conjunto.

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• Coeficiente de inchamento

• Inchamento em % s

sh

V

VVI

100*)(s

sh

V

VVI

Relação entre volumes úmido e seco

)100

100(

h

V

V

h

s

s

h

Agregados para concreto Curva de inchamento da areia

• Umidade crítica: é o valor da umidade acima da qual o inchamento pode ser considerado constante.

• Inchamento médio: é a média dos valores do inchamento no ponto de umidade crítica e no ponto máximo da curva (inchamento máximo).

1,00

1,04

1,08

1,12

1,16

1,20

1,24

1,28

1,32

1,36

0 2 4 6 8 10 12 14

Umidade, %

Re

laç

ão

Vh/V

s

Umidade crítica

hcrit = 4,8%

Inchamento médio

30,1s

h

V

V



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Agregados para concreto Composição granulométrica

• É a proporção relativa dos diferentes tamanhos de grãos que se encontram constituindo o todo.

• É expressa em termos de porcentagem em massa: – do material que passa; ou

– do material retido por peneira.

• NBR NM 248 - Análise granulométrica de agregados.

• NBR NM 26 - Amostragem de agregados

Agregados para concreto Composição granulométrica - Séries de peneiras

Tyler Série Série

Mesh Normal Intermediária

75 mm

63 mm

50 mm

37,5 mm

31,5 mm

25 mm

19 mm

12,5 mm

9,5 mm

6,3 mm

n.º 4 4,75 mm

n.º 8 2,36 mm

n.º 14 1,18 mm

n.º 28 0,6 mm

n.º 48 0,3 mm

n.º 100 0,15 mm

Agregados para concreto Análise granulométrica

• Dimensão máxima característica (Diâmetro máximo): Abertura da peneira em que ficar retida, acumulada, uma porcentagem igual ou imediatamente inferior a 5%

• Módulo de finura (Módulo de Abrams): Soma das porcentagens retidas, acumuladas, na série normal de peneiras, dividida por 100.

Peneiras (mm) Massa retida (g) % retida % acumulada

9,5 0 0 0

6,3 0 0 0

4,75 30 3 3

2,36 260 26 29

1,18 200 20 49

0,6 190 19 68

0,3 150 15 83

0,15 100 10 93

Fundo 70 7 100

Massa final (g) 1000

Dimensão máxima característica 4,75 mm

Módulo de finura 3,25


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

9,56,34,82,41,20,60,30,15Fundo

% a

cum

ula

da

Abertura das peneiras, mm

10


• Limites granulométricos de agregado miúdo - NBR 7211

Peneira %, em peso, retida acumulada na peneira ABNT, para a

ABNT Limites Inferiores Limites Superiores

Zn Utiliz. Zona Ótima Zn Utiliz.

9,5 mm 0 0 0 0

6,3 mm 0 0 0 7

4,75 mm 0 0 5 10

2,36 mm 0 10 20 25

1,18 mm 5 20 30 50

0,6 mm 15 35 55 70

0,3 mm 50 65 85 95

015 mm 85 90 95 100

NOTAS

1 O módulo de finura da zona utilizável inferior varia de 1,55 a 2,20.

2 O módulo de finura da zona ótima varia de 2,20 a 2,90.

3 O módulo de finura da zona utilizável superior varia de 2,90 a 3,50


• Limites granulométricos de agregado miúdo - NBR 7211

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

6,34,82,41,20,60,30,15

Abertura das peneiras (mm)

% a

cu

mu

lad

a

Zona Utilizável Zona Ótima


• Classificação das areias segundo o módulo de finura:

Antiga

Atual

Muito grossas MF > 3,90

Grossas 3,30 < MF < 3,90

Médias 2,40 < MF < 3,30

Finas MF < 2,40

Muito grossas MF > 3,50

Grossas 2,90 < MF < 3,50

Médias 2,20 < MF < 2,90

Finas 1,55 < MF < 2,20


• São constituídas por húmus geralmente de origem vegetal.

• Ação nas argamassas e concretos – neutralizam a água alcalina das argamassas e

concretos inibindo as reações de hidratação do cimento; • retardamento da pega;

• endurecimento lento

Impurezas orgânicas

Baixas resistências nas primeiras idades

Cura cuidadosa

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• Em filmes

– impedem a aderência pasta - agregado acarretando

em diminuição da resistência mecânica

• Avaliação do teor de impurezas orgânicas nas

areias

– NBR NM 49:2001 - Ensaio colorimétrico

– NBR 7221:1987 - Ensaio de qualidade da areia

Impurezas orgânicas Impurezas orgânicas

Agregados para concreto Material pulverulento

• Silte ( 0,002 < f< 0,06 mm)

• Argila ( < 0,002 mm)

– Em pó

• preenche os vazios, aumentando a trabalhabilidade

– Em filmes

• impede a aderência do grão à pasta de cimento

• Determinação do teor de materiais pulverulentos • NBR NM 46:2003

• Peneiramento úmido na # 0,07 5mm

Agregados para concreto Outras substâncias nocivas

• Argila em torrões

– inclusões de baixa resistência

– determinação pela NBR 7218

• Materiais carbonáticos

– expandem e desagregam o concreto

– afetam o endurecimento do cimento

– determinação pela ASTM C123

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Agregados para concreto Outras substâncias nocivas

• Mica

– afeta a resistência e a consistência

• Sais

– Cloretos

• revestimentos higroscópicos

– manchas de umidade

– eflorescências

• favorecem a corrosão das armaduras do concreto armado

– Sulfatos

Agregados para concreto Areias artificiais

• Originadas da britagem de rochas • Granito: são as melhores • Basalto: grãos lamelares e aciculares

Agregados para concreto Areias artificiais

• Influência nas argamassas e concretos

• Trabalhabilidade

– forma do grão

– elevado teor de material pulverulento

• requer lavagem

• Resistência à tração e ao desgaste

– forma e textura superficial do grão

Substâncias nocivas

– Torrões em argila (NBR 7218) • 3,0

– Materiais carbonosos (ASTM C123) • em concreto aparente

– 0,5

• nos demais concretos – 1,0

– Material pulverulento (NBR NM 46) • em concreto submetido a desgaste superficial

– 3,0

• nos demais concretos – 5,0

Limites máximos em % da massa do material

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– Impurezas orgânicas (NBR NM 49)

• deve ser mais clara que a solução padrão

– (300 ppm)

• caso contrário (NBR 7221)

– ensaio de qualidade da areia


Substâncias nocivas Limites máximos em % da massa do material

Agregados Graúdos - NBR 7211

– Pedregulho ou a brita proveniente de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira 75 mm e ficam retidos na peneira 4,75 mm.

– Rochas utilizadas na produção de agregado graúdo • Granito

• Basalto

• Gnaisse

Diorito Gabro Diabase

Calcário Quartizito Arenito

São as melhores pois

são mais estáveis

Forma dos grãos

– Arredondados - cascalhos

– Angulares com arestas vivas - britas

– Melhor forma

• Esférica para cascalhos;

• Cúbica para britas

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Coeficiente volumétrico AFNor P-18.301

– Coeficiente volumétrico de um grão

3dπ

V6C

×

×=

Coeficiente volumétrico médio de uma amostra

n

1

3m

dπ

V6C

×=

S

Valores mínimos fixados pela AFNor para o coeficiente volumétrico médio do

agregado

Tipo de concreto Diâmetro máximo

9,5 a 25 mm > 25 mmConcreto armado e concreto com

fraca permeabilidade destinado a

barragens, reservatórios, tubulações,

obras marítimas, etc.

0,20 0,15

Concreto simples ou pouco armado

(fundações, blocos, etc.)0,15 0,12

Influência da forma do agregado graúdo nas propriedades do concreto

– Propriedades do concreto

• Trabalhabilidade do concreto fresco

• Resistência do concreto endurecido

– Características do agregado

• Dimensão máxima característica

• Granulometria

• Forma

– Arredondada

– Angulosa


– Forma arredondada

• Menor índice de vazios;

• Menor quantidade de areia no concreto;

• Menor superfície específica da mistura fresca;

• Menor quantidade de água de amassamento;

• Maior resistência.

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– Forma arredondada

• Facilita o movimento dos grãos;

• Boa trabalhabilidade com menos água;

– Para a mesma quantidade de água: o concreto de seixo

rolado é mais plástico que o de pedra britada;

– Para a mesma trabalhabilidade: consome se menos água

no concreto de seixo rolado.


– Pedra britada

• Forma angulosa e superfície áspera;

• Maior aderência à argamassa que envolve o grão;

• Para a mesma relação água / cimento:

– Menor trabalhabilidade;

– Maior resistência.

O material pulverulento afeta mais o concreto de

seixo rolado que o concreto de pedra britada

pela diminuição da aderência

Massa específica

• Absoluta

• Real

• Aparente

– Depende da rocha

• Rocha densa e impermeável

• Porosa

– Volume aparente do grão

• Espaço ocupado pelo grão no concreto

Massa específica e absorção de água de agregado graúdo: NBR NM 53

• Colocar a amostra em imersão em água durante 24 horas;

• Secar a superfície dos grãos e determinar a sua massa no estado saturado superfície seca (B);

• Colocar a amostra na balança hidrostática e determinar a sua massa imersa na água (C);

CB

Bsss =γ 100×=

A

ABa

Colocar a amostra para secar em estufa

por 24 horas e determinar a sua massa

no estado seco em estufa (A).

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Massa unitária de agregado graúdo

– Massa da unidade de volume aparente do

agregado (inclui no volume os vazios entre os

grãos)

– Importância

• Conversão de traços;

• Cálculo do consumo de material por m³ de

concreto;

Massa unitária de agregado graúdo

– Fatores que afetam

• Teor de umidade

– aumento da massa (não ocorre o fenômeno do

inchamento)

• Grau de adensamento

– menos dependente do que o agregado miúdo

• Forma e volume do recipiente

– Cilíndrico ou paralelepipédico

Resistência e durabilidade

– Rochas inertes

• Sem alteração química sobre o cimento

• Inalteráveis

– ao ar

– à água

– à variações de temperatura

Reação álcali-agregado – Hidróxidos alcalinos liberados na hidratação do

cimento

• KOH, NaOH

– Minerais reativos presentes em certos

agregados (sílica ativa)

• Opala;

• Calcedônia;

• Tridimita;

Teor máximo de álcalis permitido quando se utiliza agregados reativos

Na2O + 0,658K2O < 0,6%

Cristobalita; e

Zeólitas.

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Granulometria

–Amostragem: NBR NM 26

–Análise granulométrica: NBR NM 248

• Composição granulométrica

• Dimensão máxima característica

• Módulo de finura

Zonas granulométricas d/D para o agregado graúdo - NBR 7211

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1527664503832251912,59,56,34,82,4

Abertura das peneiras (mm)

% a

cu

mu

lad

a

Graduação 0(4,75/12,5) Graduação 1(9,5/25) Graduação 2(19/31.5)

Graduação 3(25/50) Graduação 4(37,5/75)


– Torrões de argila e partículas friáveis (NBR 7218)

• Em concreto aparente 1,0

• Em concreto submetido à abrasão 2,0

• Nos demais concretos 3,0

– Materiais pulverulentos (NBR NM 46)

• 1,0

– Materiais carbonosos (ASTM C123)

• Em concreto aparente 0,5

• Nos demais concretos 1,0


Índices de qualidade para os agregados graúdos

– Forma dos grãos (NBR 7809)

• O índice de forma não deve ser maior que 3.

– Abrasão Los Ângeles (NBR NM 51)

• Inferior a 50%

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