AGREGADOS notas de aula

AGREGADOS PARA ARGAMASSAS E CONCRETOS

Definição: material granular, sem forma e volume definido, geralmente inerte, com

dimensões, características e propriedades adequadas ao uso em Engenharia Civil.

Importância: os agregados desempenham importante papel nas argamassas e concretos

quer do ponto de vista econômico, quer no ponto de vista técnico, exercendo influência benéfica sobre algumas propriedades importantes como: retração e resistência ao desgaste por abrasão. Não prejudicam a resistência aos esforços mecânicos, pois os agregados de boa qualidade têm resistência mecânica superior à da pasta de aglomerante.

1- Classificação dos agregados

a ) Quanto à origem

a) Naturais: encontram-se na natureza ou requerem simples britagem. Ex: areia, pedra britada, pó de pedra, pedrisco etc.

b) Artificiais : produzidos industrialmente a partir de matérias primas naturais ou artificiais. Ex: argila expandida, vermiculita expandida, escória de alto forno etc.

b) Quanto à Massa Específica

a) Leves: com massa específica abaixo de 2,0kg/dm3. Ex: argila expandida,

vermiculita expandida etc.

b) Normais: com massa específica de 2,0 a 3,0kg/dm3. Ex: areias naturais de cava

ou praia, seixos ralados, pedras britadas (granito, gnaisse, etc).

c) Pesados: com massa específica acima de 3,0kg/dm3 . Ex: barita, magnetita,

hematita etc.

c) Quanto às Dimensões

a) Miúdos: areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT 4,8mm e ficam retidos na peneira ABNT 0,075mm.

b) Graúdos: pedregulho ou a brita proveniente de rochas estáveis, ou a mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de malha quadrada com abertura nominal de 152mm e ficam retidos na peneira ABNT 4,8mm.

2- Parâmetros de Qualidade de um Agregado

O volume ocupado pelos agregados miúdos e graúdos ao concreto é relativamente alto. Chega a ocupar em torno de 70% do volume final do concreto como pode ser verificado no exemplo abaixo:

Componente Massa de cada

componente (kg) Massa específica de cada componente (kg/l) Volume ocupado pelo componente no concreto (l) Cimento 1,00 3,10 0,32 Areia 2,50 2,65 0,94 Pedra Britada 3,50 2,70 1,30 Água 0,60 1,00 0,60

Volume estimado de ar aprisionado Volume de concreto 3,20 % 70 ou 70 , 0 20 , 3 30 , 1 94 , 0 Vconcreto Vagregado = + =

Desta forma é importante que os agregados naturais atendam aos seguintes requisitos:

a) Resistência aos esforços mecânicos: A resistência à compressão axial de

cilindros extraídos de rochas deve ser superior a 600-700kgf/cm2 (60-70MPa). A

resistência à abrasão deve ser determinada por meio de ensaios especiais tipo “Los Angeles”.

b) Substâncias nocivas: Os agregados devem ser isentos de material pulverulento, terrões de argila e materiais carbonos.

c) Impurezas orgânicas: Os agregados devem ser isentos de impurezas orgânicas tais como: húmus, dejetos, açúcares etc.

d) Durabilidade e resistência química: Algumas rochas, como certos feldspatos e xistos se decompõem, lentamente sob a ação de água ou ar. Devem ser executados ensaios acelerados para a verificação da alteração dessas rochas. e) Reatividade potencial : Alguns agregados naturais como a calcedônia e a opala e

até mesmo algumas rochas carbonatadas tais como os calcários dolomíticos argilosos reagem com os álcalis dos cimentos (NaOH e KOH) dando compostos expansivos, tremendamente prejudiciais à estrutura do concreto. Basicamente,

essa reação se dá entre os álcalis do cimento e a sílica amorfa (Si O2. nH2O)

presente nesses agregados. Apenas o quartzo, a forma mais estável da sílica não é reativa.

No entanto, outros fatores também são intervenientes:

- quantidade de álcalis

- relação KOH/NaOH

- do consumo de cimento

- de granulometria do agregado, etc

f) Forma e distribuição dos grãos: Os agregados devem apresentar formato arredondado, não sendo interessantes àqueles que apresentam formatos desproporcionais e/ou lamelares. Quanto à distribuição dos grãos, os agregados com granulometria contínua são os que resultam em concretos com melhor trabalhabilidade e em geral menor consumo de cimento.

Outro fator importante é que quanto menor o tamanho dos grãos, maior será a superfície específica por volume e conseqüentemente maior a quantidade necessária de água para a sua molhagem.

Diâmetros (mm) Superfície Específica m2/m3 _{Água de molhagem (l/m}3

)

0,15 a 0,30 26670 300

2,4 a 4,8 1680 56

9,5 a 19 420 40

g) Características deletérias: De forma resumida é apresentada abaixo a classificação das características deletérias de agregados para concreto proposta por E.G.Swenson e W.Chaly.

FÍSICAS QUÍMICAS

extrínsecas intrínsecas Envolvendo reação

com o cimento

Independentes do cimento

Incrustações Estrutura porosa

indesejável Reatividade alcalina Oxidação

Superfícies altamente intemperizadas Elevada variação volumétrica por umedecimento e secagem

Impurezas orgânicas Hidratação

Superfícies muito lisas

Laminação e

clivagem Impurezas salinas

Impurezas incorporadoras de

ar

Forma indesejável Partículas moles e

fracas Troca iônica solubilização

Excessos de finos Dilatação térmica

desfavorável

3- NORMAS DA ABNT PARA AGREGADOS GRAÚDOS E MIÚDOS

NBR – 7211 ( EB - 4 ) Agregados para concreto

NBR – 5734 (EB - 22) Peneiras para ensaio

PEB – 228/69 Agregados leves para Concreto de Elementos para Alvenaria

PEB – 230/69 Agregados leves para Concreto Estrutural

HBR – 7216 (MB – 6) Amostragem de Agregados

HBR - 7217 (MB – 7) Determinação da Composição Granulométrica dos agregados

HBR – 7218 (MB – 8) Determinação do teor de materiais pulverulentos nos agregados

HBR – 7219 (MB – 9) Determinação do teor de argila em torrões nos agregados

HBR – 7220 Avaliação das impurezas orgânicas das areias para concreto –

Método de ensaio

HBR – 7221 (MB – 95) Ensaio de qualidade de areia

HBR – 6465 (MB – 170) Determinação da abrasão “Los Angeles” de agregado

HBR – 7251 (PMB 214 ) Agregado em estado solto – Determinação da massa unitária HBR – 6457 (PMB 215 ) Determinação do inchamento de agregados miúdos para

concreto

4- ESPECIFICAÇÕES E ENSAIOS PARA AGREGADOS

4.1 Granulometria

A composição granulométrica tem grande influência nas propriedades futuras das argamassas a concretos. A finalidade primordial dos estudos granulométricos é encontrar a composição granulométrica que dê a maior compacidade possível, requerendo boa pasta de aglomerante, acarretando economia e aumento da resistência dos concretos e argamassas.

Agregado bem graduado é aquele que exige a menor quantidade de pasta de cimento de determinada relação A/C, com a finalidade não só de encher todos os seus vazios, com de cobrir toda a superfície dos grãos com uma espessura de pasta, função de relação A/C empregada e da trabalhabilidade requerida.

As especificações fixam limites de granulometria entre os quais devem estar compreendida a composição granulométrica de um agregado a ser empregado em concreto. A seguir apresentamos as condições impostas pela NBR-7211/83 para as composições granulométricas dos agregados miúdos e graúdos.

% em massa retida e acumulada Abertura

das Peneiras (mm)

Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4

No mm muito fina fina média grossa

0 9,5 0 0 0 0

2 6,3* 0 a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 7

4 4,8 0 a 5(A) 0 a 10 0 a 11 0 a 12

8 2,4 0 a 5(A) 0 a 15(A) 0 a 25(A) 5(A) a 40 16 1,2 0 a 10(A) 0 a 25(A) 10(A) a

45(A) 30(A) a 70 30 0,6 0 a 20 21 a 40 45 a 65 66 a 85 50 0,3 50 a 85(A) 60(A) a 88(A) 70(A) a 92(A) 80(A) a 95 100 0,15 85(B) a 100 90(B) a 100 90(B) a 100 90(B) a 100 (A) Pode haver uma tolerância de até um máximo de 5 unidades de porcentagem; (B) Para agregado miúdo resultante de britagem este limite poderá ser de 80;

% em massa retida e acumulada Abertura

das Peneiras (mm)

Brita 0 Brita 1 Brita 2 Brita 3 Brita 4 mm --- --- --- --- --- 76 0 64* 0 – 30 50* 0 75 – 100 38 0 – 30 90 – 100 32* 0 75 – 100 95 - 100 25* 0 0 – 25 87 - 100 19 0 – 10 75 – 100 95 - 100 12,5* 0 90 – 100 9,5 0 – 10 80 – 100 95 - 100 6,3* 92 – 100 4,8 80 – 100 95 - 100 2,4 95 - 100 1,2 0,6 0,3 0,15

Para se conhecer a composição granulemétrica dos agregados que entram na composição do concreto, utiliza-se uma série de peneiras, cujas aberturas das malhas são:

Série Normal - ABNT (mm) Série Intermediária – ABNT (mm)

76 --- --- 64 --- 50 38 --- --- 32 --- 25 19 --- --- 12,5 9,5 --- --- 6,3 4,8 --- 2,4 --- 1,2 --- 0,6 --- 0,3 --- 0,15 ---

- agregados miúdos: 1kg - agregados graúdos: - dimensão máxima : 9,5 mm... 5kg - dimensão máxima : 25 mm ... 10kg - dimensão máxima : 38 mm ... 15kg - dimensão máxima : 50 mm ... 20kg

- a amostra de agregado deverá ser escolhida de forma a ser representativa do lote (de acordo com a NBR-7216), depois secada ao ar e pesada.

- A amostra é então feita passar pela série normal de peneiras de tal maneira que o peneiramento seja contínuo até que após 1min. De peneiramento passa menos que 1% do peso total da amostra (em qualquer peneira).

- O material retido em cada peneira é então separado e pesado.

Na tabela abaixo é apresentada a análise granulométrica de dois agregados.

Agregado graúdo Agregado miúdo

Aberturas das

peneiras (mm) % retida % acumulada % retida % acumulada

38 0 0 --- --- 25* 3 3 --- --- 19 7 10 --- --- 9,5 45 55 --- --- 4,8 35 90 5 5 2,4 5 95 10 15 1,2 5 100 19 34 0,6 100 20 54 0,3 100 30 84 0,15 100 14 98 <0,15 --- 2 --- Σ = 650 Σ = 290

Módulo de Finura = 6,5 Módulo de Finura = 2,9

Dimensão máxima característica = 25mm

Dimensão máxima característica = 4,8mm

Como resultado da análise, podem ser calculadas a dimensão máxima característica e o módulo de finura do agregado que são assim definidos (segundo a NBR-7221 e NBR- 7217):

Dimensão máxima característica (ØCK) – grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura da malha quadrada, em mm, à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa.

Módulo de finura (MF) – é a soma das porcentagens acumuladas nas peneiras da série

normal, divididas por 100: no cálculo não entram as porcentagens acumuladas na peneiras intermediárias.

O diâmetro máximo e módulo de finura dão uma idéia numérica ao que é chamado de agregado “grosso ou fino”, correntemente utilizada na classificação prática do “tamanho” do material. Assim as areias podem ser classificadas em:

Areias muito grossas ...M.F. > 3,90 Areias grossas... M.F. > 3,90 Areias médias ... 3,90 < M.F. < 2,40

Areias finas... M.F. < 2,40

E as britas podem ser classificadas em :

Brita 1 ... ØCK = 12,5 mm

Brita 2 ... ØCK = 25,0 mm

Brita 3 ... ØCK = 38,0 mm

Normalmente as areias que tem sido utilizadas na prática, têm grãos que passam em quase sua totalidade pela peneira de 4,8 mm, e as britas tem a maioria de seus grãos retidos na mesma peneira. Essa peneira de 4,8 mm representa uma separação correntemente usada entre as areias e britas. Porém há casos em que na determinação da composição granulométrica do agregado, o mesmo se localiza numa faixa intermediária. Por exemplo, um agregado que tenha porcentagens retidos acumuladas variando da peneira de 19 mm e 2,4 mm. Neste caso, o critério para se estabelecer se um agregado é miúdo ou graúdo deverá ser o explicitado na NBR – 7217:

- Se um agregado fino apresentar entre 5% e 15% de material mais grosso do

que 4,8 mm, será ele ainda globalmente considerado como “agregado miúdo”.

- Se um agregado grosso apresentar até 15% de material passando pela peneira de 4,8 mm, será ele ainda globalmente considerado como “agregado graúdo”.

- Se, porém mais do que 15% de um agregado fino for mais grosso do que

4,8 mm ou mais do que 15% de um agregado grosso passar pela peneira de 4,8 mm, serão consignados separadamente as composições granulométricas das partes dos materiais acima e abaixo da referida peneira.

A nomenclatura utilizada para os agregados miúdos e graúdos á a apresentada abaixo: 1) Filler = material que passa na peneira nº. 200 (# 0,075 mm) obtido no estado natural 2) Areia = material que passa na peneira nº 4 (# 4,8 mm) o btido no estado natural 3) Pedrisco = material que passa na peneira nº 4 (# 4,8 mm) obtido artificialmente 4) Pedregulho = material retido na peneira nº 4 (# 4,8 mm) obtido no estado natural 5) Pedra-britada = material retido na peneira nº 4 (# 4,8 mm) obtido artificialmente

4.2 Massa específica 4.2.1. Definições

a) Massa específica real – é a massa por unidade de volume descontado somente os vazios permeáveis.

γa – massa específica da areia (frasco de Chapman)

γb – massa específica da brita (balança hidrostática)

É utilizada para cálculo da massa específica de misturas (pastas, argamassas e concretos).

4.2.2 – Métodos de ensaios

a) Agregado miúdo (frasco de Chapman)

- amostra colhida de acordo com a NBR – 7216

- secar 500 g de areia em estufa (110 ± 5 )º C até constância de peso

- colocar a areia seca no frasco de Chapman (semelhante a um balão

volumétrico com graduação) que deve estar previamente com 200 cm3 de

água

- efetuar a leitura do nível d´água e calcular a massa específica pela fórmula:

γ

+

=

P

200

L

200

L

500

200

L

P

−

=

−

=

γ

γ – massa específica de areia em kg/cm3

PS - massa seca de areia em kg

L – leitura no frasco de Chapman

b) Agregado graúdo ( balança hidrostática)

- amostra colhida de acordo com a NBR- 7216

- quantidade do material igual à metade da necessária para a granulometria

- secar o material em estufa (110 ± 5 )ºC até constância de peso

- pesar o material seco ( ml );

- pesar o material na balança hidrostática (m2)

- massa específica 2 1 1

m

m

m

−

Massa unitária (d ) – é a massa por unidade de volume do agregado no estado

natural, sem compactar, considerando-se os vazios entre agregados, os permeáveis e os impermeáveis. É muito utilizado em engenharia civil para cálculo de volumes, traços, transportes etc.

da - massa unitária da areia

db - massa unitária da brita

Massa unitária compactada (dCF) – é a massa por unidade de volume do agregado

compactado segundo um determinado processo, considerando-se os vazios entre agregados, os permeáveis e impermeáveis. É usado para escolha da mistura de agregados mais compacta em dosagens de concretos.

4.3.2 – Método de ensaio (segundo a NBR-7251)

- amostra colhida de acordo com NBR –7216

- recipiente paralelepípedo de volume conhecido

Dimensão máxima base (dm2) altura (dm) volume (dm3)

4,8mm 3,16x3,16 1,5 15

50mm 3,16x3,16 2,0 20

100mm 4,47x4,47 3,0 60

- o recipiente é enchido por meio de uma concha ou pá, sendo o agregado lançado

de uma altura que não deve exceder 10 cm do topo do recipiente.

- O ensaio no mínimo 3 vezes e a diferença não deve exceder a 1% em peso

- Massa unitária = (kg/dm ) ) recipiente ( volume ) recipiente ( massa ) recipiente agregado ( massa + − 2 4.4 - Torrões de argila 4.4.1 – Importância

Os torrões de argila que podem apresentar-se em agregados de mina, tem pouca resistência, absorvem muita água e originam vazios com sua desagregação, sendo prejudiciais aos concretos e argamassas.

4.4.2 – Método de ensaio (segundo NBR-7218)

- amostra colhida de acordo com NBR-7216

- secar o agregado em estufa (110 ± 5 )º C até a constância de peso;

- peneirar o material sucessivamente através das peneiras: φ 76mm; φ 30mm; φ19mm;

φ 4,8mm; φ 1,2mm;

- fornecer amostras para ensaios :

- cada uma das amostras a ensaiar é pesada, estendida em camada fina, observada e

todos os torrões encontrados são esmagados;

- após o esmagamento dos torrões são repeneirados para remoção dos resíduos;

Material retido entre as peneiras Massa mínima da amostra para ensaio (kg)

4,8 – 1,2mm 0,2

19 – 4,8mm 1,0

38 – 19mm 3,0

- pesar novamente

- a diferença é o teor de argila em torrões por peneira

- de posse da composição granulométrica do agregado apresenta-se o resultado que é

o teor global de argila em torrões presente no material.

4.5 – Material pulverulento 4.5.1 – Importância

Os materiais pulverulentos (argilas e siltes) recobrem os grãos dos agregados prejudicando a aderência e, como tem grande superfície específica exigem água em demasia, aumentando assim, o fator A/C, acarretando a diminuição da resistência de concretos e argamassas. Por definição material pulverulento são partículas com diâmetros menores que 0,075 mm.

4.5.2 – Método de ensaio (segundo NBR-7219)

- amostra colhida de acordo com NBR – 7216

- amostra para ensaio

Dimensão máxima do agregado (mm) Quantidade a ensaiar (kg)

≤ 4,8mm 1,0

4,8 < φck <19mm 3,0

≥ 19mm 5,0

- secar em estufa (110 _± 5 )º C até constância de peso;

- pesar o material (m1);

- colocar num recipiente a recobrir com água em excesso;

- agitar vigorosamente;

- substituir a água e repetir a operação até que a água saia completamente limpa.

Utilizar as peneiras de ? 1,2 mm e ? 0,075 mm para evitar a perda do material;

- secar o material em estufa (110 _± 5 )º C até a constância de peso;

- pesar o material (m2);

- o teor de materiais pulverulentos x100(%)

m m m 1 2 1−

4.6 – Impurezas Orgânicas 4.6.1 – Importância

As impurezas orgânicas (húmus) exercem ação prejudicial sobre a pega e o endurecimento. Uma parte do húmus, que é ácida, neutraliza a água alcalina da argamassa, e, a parte restante envolve os grãos de areia, prejudicando a aderência. A determinação das impurezas orgânicas só é realizada para agregados miúdos (areias).

4.6.2 – Método de ensaio (segundo NBR-7220)

- amostra colhida de acordo com NBR-7216

- quantidade a ensaiar 200g

- num recipiente colocam-se 200g de areia seca, 100 ml de solução de hidróxido de

sódio, agita-se vigorosamente e deixa-se 24h.

- prepara-se simultaneamente uma solução padrão: 3ml de solução de ácido tânico,

97ml de solução de hidróxido de sódio, agita-se e deixa-se 24 h. Essa solução representa a presença de 300 ppm de materiais orgânicos na solução;

- filtra-se a solução que esteve em contato com a areia e compara-se a intensidade

das cores;

- impurezas orgânicas > 300ppm (maior intensidade de cor que a padrão)

- impurezas orgânicas < 300ppm (mesma intensidade de cor)

4.7 – Inchamento da areia 4.7.1 – Definições

Os agregados miúdos tem grande capacidade de retenção de água. A areia, quando utilizada em obra, apresenta-se mais ou menos úmida, o que se reflete de forma considerável sobre a massa unitária. A experiência mostra que a água livre aderente aos grãos provoca afastamento entre eles, resultando no inchamento do conjunto. São caracterizados por dois índices:

Umidade crítica: é o teor de umidade acima do qual o inchamento permanece praticamente constante.

Coeficiente médio do inchamento: É a média dos coeficientes de inchamento nos pontos de umidade crítica e máxima observada.

4.7.2 – Método de ensaio (segundo NBR-6467)

- amostra colhida de acordo com NBR –7216

- amostra a ensaiar 30 dm3

- secar em estufa (110 _± 5 )º C até constância de peso;

- determina-se a massa unitária para os seguintes teores de umidade:

0 – 0,5 – 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 9 – 12%

- construir o gráfico de teor de umidade (h) x variação volumétrica (Vh/Vo)

Vh/Vo h (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1,0 1,1 1,3 1,2 1,4 1 2 3 4 5 1,31 1,34 3,6 h(crít.) = 3,6%

1

,

325

2

34

,

1

31

,

1

C

=

+

=

O teor de umidade é importante para corrigir a quantidade de água, de uma argamassa ou concreto. A resistência é função da relação a/c e portanto é imprescindível avaliar a umidade de absorção dos agregados, em particular os miúdos.

O teor de umidade é dado pela relação:

(%)

100

x

P

P

P

h

−

=

Ph = massa de areia úmida

Ps = massa de areia seca

- O teor de umidade da areia pode ser determinado por três métodos: estufa, frigideira, “speedy” e o frasco de Chapman.

4.8.2 – Método de ensaio (frigideira)

- este método é recomendável apenas em locais onde os recursos são

escassos;

- pesar uma certa quantidade de areia úmida (Ph)

- embeber a areia em álcool (em excesso) e colocar foco na mistura. Em caso

de não se dispor de álcool na obra, pode-se esquentar a areia até a retirada de toda a água;

- após o álcool ser totalmente consumido, pesar a areia novamente (PS)

- calcular a umidade pela fórmula:

(%)

100

x

P

P

P

h

−

=

4.8.3 – Método de ensaio (“speedy”)

- pesar de 20 a 50g de areia úmida;

- essa areia úmida deverá ser colocada num cilindro de aço juntamente com

bolas de aço e cápsulas de vidro contendo carbureto;

- após a colocação da areia, o cilindro deverá ser tampado hermeticamente.

Essa tampa dispõe de um manômetro para a medida da pressão;

- em seguida o cilindro de aço é agitado de tal forma que as bolas de aço

quebrem as cápsulas de vidro. O carbureto entrará em contao com a umidade de areia desprendendo gases que pressurização o cilindro;

- é feita a leitura da pressão e em função da quantidade de areia colocada é

4.8.4 – Método de ensaio (frasco e Chapman)

- pesar uma amostra de 500g de areia úmida

- encher o frasco de Chapman até a marca de 200cm3

- colocar os 500g de areia úmida e fazer a leitura final (L). Antes da leitura, o

frasco deve ser agitado para tirar as bolhas de ar;

- calcular o teor de umidade pela fórmula deduzida abaixo

L – leitura no frasco h – teor de umidade

v - volume de água da areia úmida

Ph – peso úmido da areia úmida

PS – peso seco da areia seco

γ – massa específica real da areia

V – volume real da areia seca

(

)

[

]

(

L

700

)

(%)

200

L

500

100

h

−

γ

γ

−

−

=