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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL – DEC LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO – II IA PARTE – AGREGADOS Professor: Lígia Vieira Maia Siqueira Disciplina: Materiais de construçao II – MCC-II Joinvi ler 19 de fevereiro de 2008 . xe 2 ENSAIOS TECNOLÓGI oras to view nut*ge DISCIPLINA: Materiais de Construção – II CÓDIGO: MCC-II CAPÍTULOS: Agregado Miúdo Agregado Graúdo REVISAO BIBLIOGRAFICA – AGREGADOS INTRODUÇÃO Agregados são relativamente baratos e não entram em eações químicas complexas com a água; portanto têm sido usualmente tratados como um material de enchimento inerte no concreto.

Entretanto, devido à crescente compreensão do papel desempenhado pelos agregados na determinação de muitas propriedades importantes do concreto, este ponto de vista tradicional, dos agregados como materiais inertes são brevemente descritos, neste capítulo, fundamentos sobre formação geológica, classificação e descrição das rochas e minerais, e os fatores do processamento industrial, que influenciam as características dos agregados.

Agregados de inerais naturais, que compreendem mais de 90 por cento do total dos agregados usados na produção do concreto, são aqui abordados com maior detalhe. Devido ao grande potencial de uso, são também descritos os agregados de rejeitos industriais, tais como escória de altoforno, cinza volante, concreto reciclado e resíduos selecionados de rejeitos urbanos. Finalmente, as principais características dos agregados, que são importantes para a tecnologia do concreto, são analisadas em detalhe.

IMPORTÂNCIA Sabe-se que os cimentos consistem de compostos químicos que entram em reações químicas com a água e roduzem produtos de hidratação complexos, com propriedades adesivas. Ao contrário do cimento, e embora ocupem 60 a 80 por cento do volume do concreto, os agregados são frequentemente considerados como um material de enchimento inerte e, portanto, não se dá muita atenção ao seu possível efeito nas propriedades do concreto. Os agregados podem exercer uma considerável influência na resistência, estabilidade dimensional e durabilidade do concreto.

Além 4 destas propriedades importantes do concreto endurecido, os agregados também têm um papel fundamental na determinação o custo e da trabalhabilidade das misturas de concreto, portanto, é impróprio serem tratados com menos respeito do que os cimentos. CLASSIFICAÇÃO E TERMINOLOGIA Classificação dos agregados conforme a dimensão das partículas, PAGF 43 cimentos. CLASSIFICAÇÃO E TERMINOLOGIA Classificação dos agregados conforme a dimensão das partículas, massa específica, ou origem têm gerado uma terminologia especial que deve ser claramente entendida. or exemplo, o termo agregado graúdo é usado para descrever partículas maiores do que 4,8mm (retidas na peneira no 4), e o termo agregado miúdo é sado para partículas menores do que 4,8mm; tipicamente os agregados miúdos contêm partículas que variam, em dimensão, de 75 um (peneira no 200) a 4,8mm, e os agregados graúdos de 4,8mm até cerca de 50mm, exceto para concreto massa, que pode conter agregado graúdo de até 150mm.

A maioria dos agregados naturais, tais como areia e pedregulho têm massa unitária entre 1520 e 1680kg/m3 e produzem concretos normais com aproximadamente 2400kg/m3 de massa específica. Para fins especiais, agregados mais leves ou mais pesados podem ser usados para produzirem, respectivamente, concretos leves e esados. Geralmente, os agregados com massa unitária menor do que 1120kg/m3 são chamados leves, e aqueles com mais de 2080kg/m3 são designados pesados.

Em geral, os agregados para concreto são areia, pedregulho e pedra britada, procedentes de jazidas naturais, e são, portanto, designados como agregados naturais. por outro lado, os materiais processados termicamente, tais como argila ou folhelho expandidos, que são usados para a produção de concreto leve, são chamados agregados artificiais. Agregados feitos de rejeitos industriais, por exemplo, escória de lto-forno e cinza volante, também pertencem a esta categoria. Res[duos selecionados de rejeitos urbanos e concreto reciclado de demolições esta categoria.

Resíduos selecionados de rejeitos urbanos e concreto reciclado de demolições de ediffcios e de pavimentos têm sido também investigados para uso como agregados, como descrito adiante. AGREGADOS NATURAIS Os agregados naturais constituem a classe mais importante de agregados para a produção de concreto de cimento Portland. Aproximadamente, a metade do total do agregado graúdo consumido pela indústria e concreto nos Estados Unidos consiste de pedregulhos; a maior parte do restante é pedra britada.

As rochas carbonáticas compreendem cerca de 2/3 do agregado britado; arenito, granito, diorito, gabro e basalto perfazem o resto. A areia de sílica natural é predominantemente usada como agregado miúdo, mesmo em muitos concretos leves. Agregados naturais são derivados de rochas de vários tipos; sendo que a maioria das rochas é composta por vários minerais. Um mineral é definido como toda a substância inorgânica de ocorrência natural com composição química mais ou menos definida e sualmente com uma estrutura cristalina específica.

Uma revisão elementar dos aspectos de formação geológica e a classificação das rochas e minerais são essenciais para o entendimento não apenas do porque alguns materiais são frequentemente mais usados como agregados do que outros, mas também das relações microestrutura-propriedades do agregado. AGREGADOS LEVES Agregados com massa unitária menor que 1120kg/m3 são geralmente considerados leves, e tem aplicação na produção de vários tipos de concreto-leve. A menor massa é devida ? microestrutura celular ou altamente porosa.

Cabe observar que ateriais orgânicos de estrutura ce 43 materiais orgânicos de estrutura celular, tais como cavacos de madeira, não devem ser usados como agregado por causa da sua falta de durabilidade, no meio alcallno e úmido do concreto de cimento Portland. Agregados leves naturais são produzidos através do beneficiamento de rochas ígneas vulcânicas como pumicita, escória ou tufo. Agregados leves sintéticos podem ser fabricados por tratamento térmico de uma variedade de materiais, por exemplo, argilas, folhelhos, ardósia, datomita, perlita, vermiculita, escória de alto-forno e cinza volante.

De fato, á um largo espectro de agregados leves, com massa unitária variando de 80 a 900kg/m3. Agregados muito porosos, que estão na extremidade mals leve do espectro, são geralmente fracos e, portanto, mais adequados para a produção de concretos isolantes não estruturais. Do outro lado do espectro, estão aqueles agregados leves que são, relativamente, menos porosos; quando a estrutura porosa consiste de poros finos uniformemente distribuídos, o agregado é usualmente resistente e capaz de produzir concreto estrutural.

A ASTM separa as especificações relativas a agregados leves para uso em concreto strutural (ASTM C 330), concreto isolante (ASTM C 332), e concreto para produção de blocos de alvenaria (ASTM C331 Essas especificações contêm critérios para granulometria, substancias deletérias e massa unitária dos agregados, assim como para a massa especifica, resistência e retração por secagem do concreto contendo o agregado. AGREGADOS PESADOS Comparado ao concreto normal, que tipicamente tem massa especifica de 2400k PAGF s 3 agregado.

AGREGADOS PESADOS Comparado ao concreto normal, que tipicamente tem massa especifica de 2400kg/m3, concretos pesados variam de 2880 a 6100kg/m3 e têm aplicação ara blindagens de radlação nuclear. 6 Agregados pesados (isto é, aqueles que têm massa específica maior do que os agregados normais) são usados para a produção de concreto pesado. Rochas naturais adequadas para a produção de agregados pesados consistem predominantemente de dois minerais de bário, vários minérios de ferro e um de titânio. Um produto sintético chamado “fosfetos de ferro” pode também ser usado como agregado pesado.

As normas ASTM C 637 e C 638, respectivamente, de especificações e terminologia de agregados para concreto de blindagem radioativa, advertem que o agregado e “fosfetos de ferro”, quando usado em concreto de cimento Portland, gera gases inflamáveis e possivelmente tóxicos, que podem desenvolver pressões altas, se confinados. Minérios de ferro hidratados, minerais de boro e resíduos metalúrgicos granulares são as vezes incorporados aos agregados para a produção de concreto pesado, pois o boro e o hidrogênio são muito efetivos na atenuação de neutros (captura).

Pregos de aço inoxidável, barras de ferro cortadas e balas de ferro também têm sido testados como agregados pesados, mas geralmente a tendência do agregado segregar no concreto aumenta com a ua massa específica. AGREGADOS DE CONCRETO RECICLADO E DE RESíDUOS Dê REJEITOS URBANOS Entulho de construções de concreto demolidas fornece fragmentos nos quais o agregado está contaminado por pasta endurecida de cimento, gipsita e outras substâncias em menor quantid PAGF 6 43 contaminado por pasta endurecida de cimento, gipsita e outras substâncias em menor quantidade.

A fração que corresponde a agregado miudo contém, principalmente, pasta endurecida de cmento e gipsita e é inadequada para a produção de concreto. Entretanto, a fração que corresponde a agregado graúdo, embora oberta de pasta de cimento, tem sido usada com sucesso em vários estudos de laboratório e de campo. Uma revisão de vários estudos, indica que, comparado ao concreto com agregado natural, o concreto do agregado reciclado teria no m[nimo dois terços da resistência à compressão e do módulo de elasticidade, bem como trabalhabilidade e durabilidade satisfatórias.

O principal obstáculo no uso do entulho de construção como agregado para concreto é o custo de britagem, graduação, controle de pó e separação dos constituintes indesejáveis. Concreto reciclado ou concreto de entulho britado pode ser uma onte economicamente viável de agregados, em locais onde agregados de boa qualidade são escassos e quando o custo de disposição do entulho é incluído na análise econômica.

Com base no maior trabalho, já realizado, de reciclagem de pavimento de concreto, o “Michigan State Department of Transportation”, de Michigan/USA, publicou que c entulho reciclado pela britagem do pavimento existente foi mais barato do que usar, inteiramente material novo. 7 A presença de vidro triturado no agregado tende a produzir misturas de concreto pouco trabalháveis e, devido ao alto teor e álcalis, afeta a sua resistência e durabilidade a longo prazo. Metais como alumínio reagem com soluções alcalinas e causam expansão excessiva. papel e PAGF 7 43 expansão excessiva.

Papel e rejeitos orgânicos, com ou sem incineração, causam problemas de pega e endurecimento no concreto de cmento Portland. Em geral, portanto rejeitos urbanos não são adequados para produzir agregados para uso em concreto estrutural. PRODUÇÃO DE AGREGADOS Jazidas de solo grosso graduado são uma boa fonte de areia natural e pedregulho. Mas, como usualmente depósitos de solo contêm uantidades variáveis de silte e argila, que prejudicam as propriedades do concreto fresco e endurecido, essas devem ser removidas por lavagem ou peneiramento a seco.

A escolha de um processo ou outro irá obviamente influenciar a quantidade de materiais deletérios no agregado; por exemplo, recobrimentos de argila podem não ser removidos de forma tão eficiente por peneiramento a seco, quanto por lavagem. Geralmente o equipamento de britagem faz parte das instalações de produção do agregado, porque frações acima de pedregulho podem ser britadas e misturadas, adequadamente, com material ão fragmentado de tamanho similar. Novamente, a escolha do equipamento de britagem pode determinar a forma das partículas.

Com rochas sedimentares laminadas, britadores tipo mandíbula ou de impacto tendem a produzir partículas lamelares. A importância da graduação apropriada do agregado no custo do concreto está hoje tão bem estabelecida, que as usinas modernas de agregados, se produzirem areia e pedregulho ou pedra britada, têm os equipamentos necessários para controlar as operações de britagem, limpeza, separação granulométrica e mistura de duas ou mais frações para atender a perações de britagem, limpeza, separação granulométrica e mistura de duas ou mais frações para atender as especificações do cliente.

CARACTERÍSTICAS DOS AGREGADOS E SUA IMPORTÂNCIA O conhecmento de certas características dos agregados (isto é, massa especifica, composição granulométrica e teor de umidade) é uma exigência para a dosagem dos concretos. A porosidade ou a massa específica, a composição granulométrica, a forma e textura superficial dos agregados determinam as propriedades dos concretos no estado fresco. Além da porosidade, a composição mineralógica do agregado feta a sua resistência à compressão, dureza, módulo de elasticidade e sanidade, que por sua vez influenciam várias propriedades do concreto endurecido contendo o agregado.

No diagrama ilustrativo das varias inter-relações (Fig 1), é evidente que as características 8 dos agregados, importantes para a tecnologia do concreto, são decorrentes da microestrutura do material, das condições prévias de exposição e do processo de fabricação. ROCHA MATRIZ Exposição prévia e condicionantes MICROESTRUTURA Porosidade / Mas. Esp. Características da partícula Tamanho Forma Textura

Composição Mineralógica Resistência à compressão Resistência a abrasão Módulo de elasticidade Sanidade microestrutura, condições prévias de exposição e condicionantes do processo de fabricação do agregado determinam as suas características e como estas afetam o traço e as propriedades do concreto fresco e endurecido. Geralmente, as propriedades dos agregados são discutidas em duas partes com base nas propriedades que afetam (1) as proporções de dosagem e (2) o comportamento do concreto fresco e endurecido.

Devido ? considerável sobreposição dos dois aspectos, é mais apropriado ividir as propriedades nos seguintes grupos, baseados na microestrutura e condicionantes de fabricação: 1. Características dependentes da porosidade: massa especifica, absorção de água, resistência, dureza, módulo de elasticidade e sanidade; 2. Características dependentes das condições prévias de exposição e condicionantes de fabricação: tamanho, forma e textura das partículas; 3. Características dependentes da composição química e mineralógica: resistência, dureza, módulo de elasticidade e substâncias deletérias presentes.

Massa especfica e Massa Unitária para fins de dosagem do oncreto, não é necessário determinar a massa especifica real de um agregado. Os agregados naturais são porosos; valores de porosidade até 2% são comuns para rochas ígneas intrusivas, até 5% para rochas sedimentares densas, e de 10 a para arenitos e calcários muito porosos. Para efeito de dosagem do concreto, é importante conhecer o volume ocupado pelas partículas do agregado, incluindo os poros existentes dentro das particulas. Portanto, é suficiente a determinação da massa específica, que é definida como a massa do material por unidade de volume, in