Faculdade de Engenharia - Licenciatura em Engenharia Civil
AULA 3
Materiais de Construção I
Capítulo Aula 3
II – Componentes do Betão Inertes:
— Classificação;
— Caracterização e propriedades fundamentais; — Impurezas contidas no inerte;
— Armazenamento e medição dos inertes.
1.1 Inertes
Os inertes para betões são materiais granulados, constituídos por partículas de rochas, naturais ou artificiais, com dimensões que variam geralmente entre cerca de 20 cm e 0,10 mm. Dispersos pela pasta de cimento, constituem no betão o seu “esqueleto” perfazendo 70 a 80% do seu volume.
O seu emprego deve-se a razões técnicas e económicas, mas é necessário tomar em conta que as características do inerte afectam profundamente o comportamento do betão.
— Classificação
Os inertes podem ser agrupados de diferentes maneiras conforme o ponto de vista considerado:
1) Petrográfico – de acordo com a rocha de origem: — Ígneos;
— Sedimentares; — Metamórficos.
2) Obtenção:
— Rolados (naturais ou provenientes da erosão, sedimentação e depósitos das rochas originárias);
3) Dimensões:
— Inerte Grosso ou Pedra (Ø ≥ 4.76 mm), pode ser rolado (godo e
seixo ou calhau) ou britado (Brita);
— Inerte Fino ou Areia (Ø < 4.76 mm), também rolado (caso comum)
ou britado (pó de pedra). 4) Massa Volúmica:
— Inerte Leve (Mv < 2.3 g/cm3);
— Inerte Normal (2.3 g/cm3≤ Mv ≤ 3.0 g/cm3);
— Inerte Pesado (Mv > 3.0 g/cm3).
5) Baridade – é a massa da unidade de volume do inerte contido num recipiente; o quadro seguinte ilustra esta classificação que se apresenta a mais prática:
Em qualquer caso, as propriedades que hoje se exigem dos inertes são essencialmente de natureza geométrica, física e química, designadamente:
Formas adequadas e dimensões proporcionadas;
Adequada resistência às forças e às acções mecânicas;
Adequadas propriedades térmicas;
— Caracterização e propriedades fundamentais
1) Forma das Partículas
A forma das partículas influi muito sobre as propriedades do betão, tais como a trabalhabilidade, ângulo de atrito interno, compacidade e, em última análise, sobre todas a que dependem da quantidade de água de amassadura.
À partícula pode circunscrever uma esfera ou um paralelepípedo rectangular cuja relação entre os seus volumes pode definir diferentes graus de esfericidade ou em outros tipos de formas, como cúbica, achatada ou laminar (espessura/largura < 0.50) e alongada ou acicular (comprimento/largura > 1.50). Uma boa forma de inertes consegue-se definindo 50% máximo de partículas alongadas e achatadas.
Para medir a forma das partículas podem seguir-se dois (2) processos: — fazer medições geométricas sobre cada uma das partículas;
— determinar certas propriedades do seu conjunto (Ex.: permeabilidade, baridade, tempo de escoamento de um dado volume de inerte por um orifício).
O método mais apropriado para medir a forma é baseado na esfericidade ou
coeficiente volumétrico, γ, quociente do volume da partícula, V, pelo volume da esfera de
diâmetro igual à maior dimensão, N, da partícula:
3 3
N V 1,91
6 N π
V
Ex.: γ = 0,50 (ovo); γ = 0,37 (cubo); γ = 0,07 (achatada) e γ = 0,01 (alongada).
O inerte excepcionalmente bom tem um coeficiente superior a 0,4 sendo bons os inertes com coeficientes entre 0,3 a 0,4.
2) Resistência Mecânica
O inerte influi em todas as propriedades do betão, e especialmente na sua resistência através da composição granulométrica, da sua própria tensão de rotura e da resistência da ligação entre a pasta de cimento e a sua superfície.
À medida que cresce a dosagem de cimento de um betão a sua tensão de rotura tende para um valor constante, que depende da tensão de rotura da rocha que constitui o inerte (limite mínimo fixado em 60 a 70 MPa). Dai a resistência do betão só dependerá da resistência da pasta de cimento.
Ensaios para avaliação da resistência do inerte:
a) determinação da tensão de rotura da rocha originária;
b) ensaios de compressão confinada ou ensaio de esmagamento – aceitável para máximo 45% de resistência ao esmagamento;
c) ensaios sobre partículas individuais; d) ensaios comparativos sobre betões.
Para avaliação da resistência do inerte também se usam os ensaios de abrasão e desgaste: e) Ensaio de Dorry (sobre a rocha originária - abrasão);
f) Ensaio de Deval (sobre o próprio inerte - desgaste);
g) Ensaio de Los Angeles ( abrasão e desgaste) – admite-se uma perda máxima de 50% do peso do inerte para betão.
3) Propriedades térmicas
As principais propriedades térmicas que interessa considerar são:
O coeficiente de dilatação térmica;
O calor específico;
O coeficiente de dilatação térmica do inerte, sobretudo o de maiores dimensões, pode ser muito diferente do da pasta de cimento, então, uma grande variação da temperatura pode introduzir diferença apreciável nas dimensões relativas do inerte e da pasta de cimento, donde resulta a rotura de ligação entre estes.
A temperatura deve estar entre 4 a 60 oC e a diferença entre os dois coeficientes deve ser no máximo igual a 5x10-6oC-1.
O calor específico e o coeficiente de condutibilidade térmica são importantes no betão em massa, ou nas estruturas em que se exigem certos isolamentos térmicos.
O coeficiente de condutibilidade térmica do inerte é muito variável com a natureza da rocha, dependendo bastante, do seu grau de humidade (variam da ardósia 220x10-5 até ao mármore 540x10-5 cal cm-1 s-1oC-1)
Os calores específicos são muito menos variáveis e situam-se quase todos em cerca de 0,20 cal g-1 oC-1.
4) Propriedades químicas
A composição química e mineralógica dos inertes e a sua reactividade com o ligante, ou com as impurezas existentes no próprio agregado, que poderão potenciar reacções prejudiciais no seio do betão.
Relativamente às reacções químicas entre o cimento e o inerte, há que recear a possibilidade de expansões elevadas que anulam a coesão do material e a formação de substâncias que estão longe de ter propriedades aglomerantes.
Os tipos de reacções mais correntes são:
a) Reacção, em meio húmido, entre os álcalis do cimento (sódio e potássio nele existente) e a sílica não perfeitamente cristalizada do inerte;
b) Reacção dos álcalis do cimento com carbonato de magnésio de certos calcários dolomíticos;
Por outro lado, há outros minerais cuja presença é normalmente indesejável, como sulfuretos, gesso, óxidos de ferro, feldspatos alterados (caulinizados), minerais argilosos, etc.
5) Impurezas contidas nos inertes
É natural existirem partículas com propriedades por vezes perniciosas para o betão; também, dadas as condições da sua formação, pode estar contaminado com outras substâncias estranhas.
As impurezas que o inerte contém podem interferir química ou fisicamente, podendo salientar:
o Acção química:
a) Partículas que dão origem a reacções químicas expansivas com o cimento (referidas atrás);
b) Impurezas de origem orgânica (húmus ou lodo orgânico resultante da
decomposição parcial, pelos micróbios do solo, dos detritos vegetais e animais, ou por apodrecimento de substâncias orgânicas, como a madeira, etc.);
c) Impurezas de origem mineral (sais) com destaque para os sulfatos, sulfuretos e cloretos.
o Acção Física:
d) Partículas Finas (dimensões inferiores ou iguais às do cimento, que interferem na estrutura do material hidratado, enfraquecendo-o);
e) Partícula friáveis ou com resistência baixa (lenhina, carvão, madeira, grumos de argila, xistos, conchas, etc.);
f) Partículas com expansões ou contracções excessivas devidas às alternativas de embebição e secagem.
— Armazenamento e medição dos inertes
Pretendendo-se que os inertes sejam homogéneos, há que: a) Evitar a segregação;
b) Evitar a contaminação com substâncias estranhas;
c) Evitar a rotura das partículas de modo a não alterar a granulometria; d) Uniformizar a humidade.
Quanto a medição, ela deve fazer-se preferencialmente em peso (obrigatório para betões de alta qualidade), devendo-se respeitar a precisão de ±3% da quantidade requerida, quer para os inertes quer para o cimento, água e adjuvantes.
A precisão mínima do equipamento de medição é também expressa e corresponde a um erro de no máximo 1% da medida.
