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PROPRIEDADES FÍSICAS E
MECÂNICAS DOS
COMPONENTES DO
CONCRETO
AGREGADOS E ADIÇÕES
Prof. MSc. Angela Zamboni Piovesan
Materiais granulares, geralmente inertes , com
dimensões, características e propriedades
adequadas ao uso na construção civil.
agregados
Reação álcali-agregado
Utilização dos agregados na engenharia
Confecção de argamassas e concretos;
Base de pavimentação
Em drenos
Adição para melhoramento de solos
Lastros de ferrovias
Em gabiões (muros de contenção)
Importância dos agregados
TÉCNICOS
Reduzem a retração Proporcionam maior resistência á abrasão Tem maior resistência mecânica que o aglomerante
ECONÔMICOS
Custo dos agregados < < < custo do cimento Ocupam 70 a 80% do volume do concreto
Causa pelas reações de hidratação do cimento
Classificação e terminologia
ORIGEM
Naturais: são aqueles que podem ser utilizados de modo como são encontrados na natureza. Podem passar por uma seleção ou lavagem. Ex: areia de rio, seixo rolado, pedregulho, cascalho.
Artificiais: são aqueles obtidos por processos industriais Ex. areia artificial (pó de predra), argila expandida, escória de alto forno
Classificação e terminologia
ORIGEM
Britados: submetidos ao processo de cominuição, geralmente por processo de britagem, para que possam adequar seu uso Ex: pedra britada, pedrisco, pedregulho britado, etc.
Reciclados: que podem ser resíduos industriais granulares que tenham propriedades adequadas ao uso. Ex. entulho de construção
Classificação e terminologia
DIMENSÃO DOS GRÃOS (NBR 7211, 2004)
Graúdo: agregado cujos grãos passam na peneira de malha 152 mm e ficam retidos na peneira 4,75 mm.
Miúdo: cujos os grãos passam na peneira 4,75 mm e ficam retidos na peneira 0,075 mm.
Ensaio de granulometria - NM 248
Dimensões de agregados para concreto x rochas, solos (NBR 6502/80)
- Bloco de rocha
1 m
- Matacão 250 mm a 1 m
- Pedra 75 mm a 250 mm
•Pedregulhos 4,8 mm a 75mm
•Areias 4,8 mm - 50μm ou (0,05 mm)
- Brita 3 até 38 – 50 mm
- Brita 2 25 – 38 mm
- Brita 1 até 19 – 25 mm
- Brita 0
- Até 12,5 – 19 mm
- Pedrisco até 9,5 mm
- Pó de pedra e areia < 4,8 mm
•Areia grossa até 4,8 – 6,3 mm
•Areia média até 1,2 – 2,4 mm
•Materiais pulverulentos < 75 μm
•Siltes 50 - 5 μm •Argilas < 5 – 2 μm
Lay-out de uma central e britagem
PEDREIRA
DESMONTE DA ROCHA POR EXPLOSIVO
BRITADOR PRIMÁRIO
PULMÃO (depósito)
BRITADOR SECUNDÁRIO
1º conjunto de peneiras
2º conjunto de peneiras BRITA 03^ BRITA 02
BRITA 01 PEDRISCO PÓ DE PEDRA
PEDRISCO: Denominado de areia artificial. Origem: britagem, com diâmetro variando de 0,15 a 4,80 mm. A classificação granulométrica é semelhante a da areia: Grosso (4,8-2,4 mm); Médio (2,4-0,6 mm); Fino (0,4-0,15 mm)
FILER: Origem: britagem e de decantação, com Dmax < 0,05 mm. Usado para aumentar a densidade. Grãos da mesma ordem de grandeza dos grãos de cimento. PÓ DE PEDRA: Formado por pedrisco + filer (0 a 4,8 mm), também resultante da britagem. Tem grande quantidade de finos, podendo chegar a 28% do material abaixo de 0,075 mm. Sem graduação definida (Depende da pedreira).
Classificação e terminologia
Classificação e terminologia
MASSA UNITÁRIA
A maioria dos agregados (areia pedregulho) tem massa unitária entre 1500 a 1700 kg/m^3 , e produzem os concreto chamados normais com 2400 kg/m3.
Leves: argila expandida.
Pesados: barita, hematita, limonita.
Classificação e terminologia
MASSA ESPECÍFICA
- agregados leves: γ < 2,0 Kg / dm^3
- agregados normais: γ entre 2,0 e 3,0 Kg / dm^3
- agregados pesados: γ > 3,0 Kg / dm^3
Agregados para concretos - requisitos básicos
QUANTO A ARESTA E CANTOS Angulosos: apresenta arestas vivas e cantos angulosos. Ex: pedra britada
Arredondados: têm cantos arredondados sem arestas. Para concretos fresco ou argamassa, quanto mais arredondados os fragmentos, melhor a trabalhabilidade.
Agregados para concretos - requisitos básicos
Agregados para concretos - requisitos básicos
- Granulometria contínua: - Maior trabalhabilidade, menor consumo de cimento;
- Granulometria descontínua: - Maior resistência
- Granulometria uniforme - Maior consumo de água
- Distribuição granulométrica:
- Com muitos finos: Maior consumo de água para mesma trabalhabilidade.
- Sem finos: maior exsudação e permeabilidade (requer um aumento no teor de cimento).
Características dos agregados e sua importância
Características dos agregados e sua importância
Massa específica Composição granulométrica Forma Textura superficial
Porosidade Composição mineralógica (influência direta na resistência, dureza e módulo de elasticidade)
Propriedades no estado fresco
Propriedades no estado endurecido
Características físicas
Massa específica x massa unitária
Massa específica (sem vazios) É a quantidade de massa de uma amostra, dividida pelo seu volume real – volume ocupado pelo material sólido do agregado.
Valores médios – entre 2600 e 2700 Kg/m^3 Valores típicos
Granito = 2690 kg/m^3
Arenito = 2650 kg/m^3
Calcário = 2600 kg/m^3
Granito = 2690 kg/m^3
Arenito = 2650 kg/m^3
Calcário = 2600 kg/m^3
Massa específica x massa unitária
Massa específica do agregado MÍÚDO
Massa específica x massa unitária
Massa específica do agregado MÍÚDO
Aparelhagem Balança Deve ter capacidade mínima de 1 kg e sensibilidade de 1 g ou menos. Frasco Deve ser de vidro e composto de dois bulbos e de um gargalo graduado.
Massa específica x massa unitária
Massa específica do agregado MÍÚDO
Amostra : A amostra deve ser seca em estufa (105°C - 110°C), até constância de massa.
Execução : Colocar água no frasco até marca de 200 cm3, deixando-o em repouso, para que a água aderida às faces internas escorram totalmente; em seguida introduzir, cuidadosamente, 500 g de agregado miúdo seco no frasco o qual deve ser devidamente agitado para eliminação das bolhas de ar. A leitura do nível atingido pela água no gargalo do frasco indica o volume, em cm3, ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo, alertando-se para que as faces internas devam estar completamente secas e sem grãos aderentes.
Massa específica x massa unitária
Massa específica do agregado MÍÚDO
Massa específica x massa unitária
Massa unitária (com vazios) – agregado MIÚDO e GRAÚDO
NBR NM 45 – Agregados:Determinação da massa unitária e do volume de vazios.
Recipiente de volume conhecido. Método A – DMC 37,5 mm ou menor Método B – 37,5 mm < DMC < 75 mm Método C – massa unitária no estado solto.
Massa específica x massa unitária
Determinar a massa do recipiente vazio
Encher o recipiente até que o mesmo transborde, utilizando uma pá ou uma concha, despejando o agregado de uma altura de 5 cm da borda superior.
Nivelar a camada superficial
Determinar a massa do recipiente cheio.
Massa específica x massa unitária Absorção e umidade superficial
Teor de umidade de um agregado é importante para correção da proporção de água no traço. A quantidade de água “carregada” pelos agregados influência diretamente na relação água/cimento !!! Classificação do agregado segundo teor de umidade:
Seco em estufa (100º C)
Seco ao ar Saturado com superfície seca (SSS)
Saturado
Absorção e umidade superficial
Capacidade de absorção: quantidade total de água para levar o agregado da condição de seca em estufa para SSS.
Umidade superficial: quantidade de água presente no agregado além daquela requerida para alcançar a SSS.
Valor médio = até 1% Rochas muito porosas > 3%
Absorção e umidade superficial
O teor de umidade é definido pela relação entre a quantidade de água contida no agregado e a massa seca h% = (Mag/Ms) x 100, Onde: Mag = massa de água Ms = massa do agregado seco (estufa por 6 horas a 110 ºC) h% = teor de umidade Calculando-se a massa de agregado úmido, obtêm-se: Mh = Ms ((100 + h)/100) Onde: Mh = massa do agregado úmido Ms = massa do agregado seco h = teor de umidade.
Inchamento
Inchamento é o aumento do volume de uma
determinada massa de agregado, causado pelo
aumento da umidade.
Os agregados miúdos têm grande capacidade de
retenção de água. A água absorvida provoca
afastamento dos grãos, influenciando na massa
unitária do material.
O inchamento varia com a composição
granulométrica, sendo maior para areias mais finas
Absorção e umidade superficial
Inchamento
É definido como a relação entre o volume úmido e o
volume seco de uma determinada amostra de areia.
Ci = (Vh/Vs)
A determinação do coeficiente de inchamento médio
e umidade crítica é feita pelo método normalizado
pela NBR 6467/87 e sua determinação é
extremamente importante para os casos de dosagem
em volume
Inchamento
Inchamento
NBR 6467 – Agregados: Determinação do inchamento de agregado miúdo – método de ensaio.
Secar a amostra em estufa até constância de massa. Colocar a amostra em um recipiente. Adicionar água em quantidade sucessivas, homogeneizando a mistura. Retirar amostras de cada mistura e colocar em cápsulas, registrando o seu peso.
Inchamento
Peneiras da
série normal e
intermediária
Série Normal (mm)
Série Intermediária (mm) 76
- 64
- 50 38
- 32
- 25 19
- 12, 9,
- 6, 4, 2, 1, 0, 0, 0,
Limites da distribuição granulométrica NBR 7211/2005 - Agregado miúdo
Peneira com abertura de malha (ABNT NBR ISSO 3310-1)
Porcentagem , em massa, retida acumulada Limites inferiores Limites superiores Zona utilizável 2 Zona ótima 1 Zona Ótima 1
Zona Utilizável 3 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 50 600 μm 15 35 55 70 300 μm 50 65 85 95 150 μm (^85 90 95 ) (^11) O mO móódulo de finura da zonadulo de finura da zona óótima varia de 2,2 a 2,9tima varia de 2,2 a 2, (^22) O mO móódulo de finura da zona utilizdulo de finura da zona utilizáável inferior 1,55 a 2,2vel inferior 1,55 a 2, (^33) O mO móódulo de finura da zona utilizdulo de finura da zona utilizáável superior varia de 2,9 a 3,5vel superior varia de 2,9 a 3,
Limites da distribuiLimites da distribuiçção granulomão granuloméétricatrica
Agregado miAgregado miúúdodo
Determinar o DM e módulo de finura
Peneira com abertura de malha (ABNT NBR ISO 3310-1)
Porcentagem, em massa, retida acumulada Zona granulométrica d/D^1 4,75/12,5 9,5/25 19/31,5 25/50 37,5/ 75 mm - - - - 0 – 5 63 mm - - - - 5 – 30 50 mm - - - 0 – 5 75 – 100 37,5 mm - - - 5 – 30 90 - 100 31,5 mm - - 0 – 5 75 – 100 95 - 100 25 mm - 0 – 5 5 – 25^2 87 – 100 - 19 mm - 2 –15^2 652 – 95 95 – 100 - 12,5 mm 0 – 5 402 – 65^2 92 - 100 - -
Limites da composição granulométrica Agregado graúdo
Peneira com abertura de malha (ABNT NBR ISO 3310-1)
Porcentagem, em massa, retida acumulada Zona granulométrica d/D^1 4,75/12,5 9,5/25 19/31,5 25/50 37,5/ 9,5 mm 2 – 15^2 802 – 100 95 - 100 - - 6,3 mm 402 – 65^2 92 – 100 - - - 4,75 mm 802 – 100 95 – 100 - - - 2,36 mm 95 – 100 - - - -
Limites da composição granulométrica
Agregado graúdo - conclusão
(^1) Zona granulométrica correspondente à menor (d) e à maior (D) dimensões do agregado graúdo (^2) Em cada zona granulométrica deve ser aceita uma variação de no máximo cinco unidades percentuais em apenas um dos limites marcados com 2. Essa variação pode também estar distribuída em vários desses limites
Limites da distribui Limites da distribuiçção granulomão granuloméétricatrica
Agregado gra Agregado graúúdodo
0 10 20 30 40 50 60 70 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
21/50 37,5/
19/31,
9,5/
4,75/12,
d (menor dim.)/ D (maior dim.)
% retido acumulado
Abertura de peneira (mm)
Determinar o DM e módulo de finura
Materiais silicosos, finamente moídos,
adicionados ao concreto em quantidades
relativamente grandes, geralmente na faixa de
20 a 70% sobre a massa de cimento.
Adições
Cimento quando hidrata = silicatos de cálcio hidratado
ADIÇÕES
Cinzas de baixo teor de cálcio (menos de 10% de CaO)
Classificação : Pozolana comum Composição química : silicato de vítreo + alumínio + ferro e álcalis. Característica da partícula: partículas esféricas, com diâmetro médio de 20 μm.
ADIÇÕES
Cinzas de alto teor de cálcio (15 a 40% de CaO)
Classificação : Cimentantes e pozolanicos Composição química : silicato de vítreo + cálcio + magnésio + alumínio e álcalis. Característica da partícula: partículas esféricas, com diâmetro médio de 20 μm, de superfície lisa.
ADIÇÕES
ESCÓRIA DE ALTO FORNO
Resíduos da produção de ferro fundido (ferro gusa). Se a escória é resfriada lentamente = escória de alto forno. Se a escória é resfriada bruscamente = escória granulada de alto forno. Características de reatividade semelhante a cinza volante. Quanto mais rápido o resfriada, mais desordenada será a estrutura = mais reativo.
ADIÇÕES
Escória granulada de alto forno.
Classificação : Cimentantes e pozolanicos Composição química : silicato de vítreo + cálcio + magnésio + alumínio e sílica. Característica da partícula: Material não processado é da dimensão da areia, após triturado resulta em partículas menores que 45μm, as partículas tem textura áspera.
ADIÇÕES
Escória granulada de alto forno.
ADIÇÕES
SÍLICA ATIVA
Também conhecida por microssílica ou fumo de sílica. É um subproduto da indústria de fornos a arcos nas indústrias de silício metálico e ligas de ferro-silício. Mais finas que as partículas do cimento. Material altamente pozolânico, mas de difícil manuseio e aumenta consideravelmente a quantidade de água no concreto.
ADIÇÕES
Sílica ativa
Classificação : Pozolânas altamente reativas Composição química : sílica pura. Característica da partícula: pó extremamente fino, constituído de esferas sólidas de 0,1μm de diâmetro médio.
ADIÇÕES
CINZA DE CASCA DE ARROZ
Produzidas durante o beneficiamento do arroz. Cada tonelada de arroz colhido produz cerca de 200kg de casca, que na combustão produz 40kg de cinza. Cinza altamente pozolânica é produzida por combustão não controlada - mantém a sílica na forma não-cristalina
ADIÇÕES
Cinza de casca de arroz
Classificação : Pozolânas altamente reativas Composição química : sílica pura. Característica da partícula: constituído de esferas sólidas menores que 45μm de diâmetro médio.
ADIÇÕES
Aplicações
Melhoria na trabalhabilidade Partículas menores melhoram a trabalhabilidade pela redução de tamanho e volume de vazios Quanto mais fina a adição mineral, melhor é a coesão e a trabalhabilidade do concreto fresco. Cinza volante e escória de alto forno = redutoras de água. Cinza de casca de arroz e sílica ativa = aumentam a demanda de água.
ADIÇÕES
Aplicações
Durabilidade á fissuração térmica Adições reduzem o calor de hidratação Calor produzido pelas reações das adições é metade do calor produzido pelas reações do cimento puro.
ADIÇÕES
Aplicações
Durabilidade ao ataque químico As reações envolvendo as adições causam um refinamentos dos poros que reduz a permeabilidade do concreto. Reações secundárias se formam nos vazios das reações primárias.
