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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UNIVERSIDADE COMUNITRIA
REGIONAL DE CHAPEC
MESTRADO PROFISSIONAL EM DESEMPENHO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS
Victor Hugo Lodi
VIABILIDADE TCNICA E ECONMICA DO USO DE AREIA DE BRITAGEM EM
CONCRETOS DE CIMENTO PORTLAND NA REGIO DE CHAPEC-SC
Dissertao apresentada no Programa de Ps-Graduao em Engenharia
Civil da Universidade Federal de Santa Catarina convnio Unochapec
como integrante dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em
Engenharia Civil. rea de Concentrao: Construo Civil
Orientador: Luis Roberto Prudncio Jr., Dr.
Florianpolis, agosto 2006.
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Viva como se fosse
morrer amanh.
Aprenda como se fosse
viver para sempre.
(Mahatma Gandhi)
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AGRADECIMENTOS
Pela conscincia da vida e do viver, preciso inicialmente
agradecer a Deus, que pela inspirao e amor nos fortifica dando-nos
coragem na superao de nossos obstculos.
Pela imensurvel tolerncia e apoio de minha esposa Ivnia e minha
filha Teresa, que abdicando por muitas vezes de nosso lazer
souberam compreender e incentivar sempre.
Ao professor Luiz Roberto Prudncio Jr., por ter sido o grande
incentivador desta pesquisa, acompanhando, assessorando, revisando
e fornecendo subsdios tcnicos para a realizao do trabalho.
Ao colega Denis Fernandes Weidmann e, ao acadmico de Engenharia
Civil Wilson Ricardo Leal da Silva, pela orientao e esforo
empreendidos na fundamentao e realizao dos ensaios
laboratoriais.
A famlia Lodi Sbardelotto, que carinhosamente me hospedou nas
estadas em Florianpolis para realizao de estudos e
experimentos.
Ao Laboratrio de Materiais de Construo Civil LMCC, da UFSC, nas
pessoas de seus funcionrios Luiz Henrique dos Santos, Renato
Santana da Lapa e Roque Medeiros de Lima, sempre solcitos e
colaboradores na utilizao das instalaes fsicas e dos equipamentos
do laboratrio.
Ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil PPGEC da
Universidade Federal de Santa Catarina, que em convnio com a
Universidade Comunitria de Chapec viabilizaram a realizao do
Mestrado Profissional em Desempenho de Sistemas Construtivos.
As empresas Supermix S.A. Filial de Chapec e Britaxan Ltda pelo
fornecimento dos agregados utilizados nesta pesquisa. A
Transportadora Joaaba Ltda pelo auxlio de logstica e transporte dos
agregados do oeste ao litoral do estado. A G.R. Extrao de Areia
Ltda pela recepo e encaminhamento na visita s instalaes da
empresa.
Enfim, a todas as pessoas que de forma direta ou indiretamente
contriburam para a realizao deste trabalho.
A todos,
Meu muitssimo obrigado!
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SUMRIO
1INTRODUO......................................................................................................................11
1.1
Apresentao..................................................................................................................11
1.2
Hipteses........................................................................................................................12
1.3 Justificativa
....................................................................................................................13
1.4 Objetivos
........................................................................................................................14
1.4.1 Objetivo geral
.........................................................................................................14
1.4.2 Objetivos
especficos..............................................................................................14
2 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
..........................................................................15
2.1 Consideraes
iniciais....................................................................................................15
2.2
Definio........................................................................................................................15
2.3 Materiais constituintes do concreto
...............................................................................16
2.3.1 Cimento Portland
...................................................................................................16
2.3.1.1 Composio qumica
......................................................................................16
2.3.1.2 Finura do
cimento...........................................................................................17
2.3.1.3 Hidratao, pega e endurecimento do
cimento...............................................17 2.3.1.4
Tipos de cimento
............................................................................................18
2.3.2
Agregados...............................................................................................................19
2.3.2.1 Definio
........................................................................................................19
2.3.2.2 Classificao dos agregados
...........................................................................20
2.3.2.3 Obteno dos agregados naturais de
britagem................................................20 2.3.2.4
Obteno da areia
natural................................................................................26
2.3.2.5 Caractersticas dos agregados
.........................................................................28
2.3.2.6 Composio
granulomtrica...........................................................................29
2.3.2.7 Forma e textura
superficial.............................................................................30
2.3.2.8 Resistncia
mecnica......................................................................................32
2.3.2.9 Absoro e umidade superficial
.....................................................................33
2.3.2.10 Iseno de substncias
nocivas.....................................................................33
2.3.3 gua
.......................................................................................................................35
2.3.4 Outros
componentes...............................................................................................35
2.3.4.1 Aditivos plastificantes
....................................................................................36
2.3.4.1.1
Definio.................................................................................................37
2.3.4.1.2 Modo de
ao..........................................................................................37
2.3.4.1.3 Efeitos no concreto
.................................................................................38
2.3.4.1.4 Mtodo de
adio....................................................................................38
2.3.5 Propriedades do concreto
.......................................................................................38
2.3.5.1 Concreto
fresco...............................................................................................38
2.3.5.2 Concreto
endurecido.......................................................................................41
2.3.6 Dosagem do concreto
.............................................................................................44
2.3.6.1 Mtodo
IPT/EPUSP........................................................................................45
3 PROCEDIMENTOS
METODOLGICOS..........................................................................55
3.1 Consideraes
iniciais....................................................................................................55
3.2
Amostragem..................................................................................................................56
3.2.1 Cimento
..................................................................................................................56
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5
3.2.2 Agregados
midos..................................................................................................57
3.2.2.1 Areia natural
...................................................................................................57
3.2.2.2 Areia de britagem Tipo
A...............................................................................58
3.2.2.3 Areia de britagem Tipo B
...............................................................................60
3.2.3 Agregado grado
....................................................................................................61
3.2.4 gua
......................................................................................................................62
3.2.5 Aditivos
..................................................................................................................62
3.3 Determinao da composio granulomtrica
..............................................................62
3.3.1
Granulometria........................................................................................................62
3.3.2 Material pulverulento
.............................................................................................62
3.4 Determinao da massa especfica do agregado
mido.................................................63 3.5
Determinao da massa especfica do agregado grado
................................................63 3.6 Determinao
da massa unitria
....................................................................................64
3.7 Inchamento das areias
....................................................................................................64
3.8 Coeficiente de forma dos agregados midos
.................................................................65
3.9 Estudo em
argamassa.....................................................................................................68
3.10 Execuo do ensaio da dosagem do concreto
.............................................................69
3.11 Ensaios de compresso
................................................................................................73
4 APRESENTAO E ANLISE DOS
RESULTADOS.......................................................75
4.1 Caracterizao dos agregados
........................................................................................75
4.2 Ensaios em argamassas
.................................................................................................80
4.3 Ensaios em concreto
.....................................................................................................87
5 CONCLUSES
...................................................................................................................102
5.1 Consideraes
iniciais..................................................................................................102
5.2 Concluses relativas aos agregados
.............................................................................102
5.3 Concluses relativas aos ensaios com argamassa
........................................................103 5.4
Concluses relativas ao concreto fresco
......................................................................103
5.5 Concluses relativas ao concreto endurecido
..............................................................103
5.6 Concluses relativas ao meio ambiente e a viabilizao econmica
...........................104 5.7 Concluses finais
.........................................................................................................104
5.8 Sugestes para trabalhos
futuros..................................................................................104
6 REFERNCIAS
BIBLIOGRFICAS.................................................................................106
ANEXOS.................................................................................................................................110
ANEXO 1: CARACTERIZAO DOS
AGREGADOS.......................................................111
ANEXO 2: ESTUDOS EM
ARGAMASSAS........................................................................123
ANEXO 3: DOSAGEM DO
CONCRETO.............................................................................130
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6
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Encosta e material do
desmonte..........................................................................
21 Figura 2: Perfurao da malha de
fogo..............................................................................
21 Figura 3: Vistas britador primrio Abastecimento de
pedras............................................ 22 Figura 4:
Correias transportadoras e pilhas
pulmo............................................................
22 Figura 5: Britadores secundrio, tercirio e
quaternrio..................................................... 23
Figura 6: Peneiras vibratrias para classificao de
material............................................... 24 Figura
7: Lavagem p de brita e obteno de areia de
britagem........................................ 24 Figura 8:
Material armazenado para
expedio..................................................................
25 Figura 9: Extrao de areia natural de cava seca com equipamento
mecnico.................... 26 Figura 10: Lavagem e peneiramento de
areia natural de cava seca...................................... 26
Figura 11: Expedio de cascalho e acomodao em canchas para secagem e
expedio de areia de cava
seca.........................................................................................................
27
Figura 12: Extrao e peneiramento simples de areia de cava
submersa............................. 27 Figura 13: Armazenamento e
expedio de areia de cava
submersa................................... 28 Figura 14: Formas de
abatimento do concreto
fresco......................................................... 40
Figura 15: Diagrama de dosagem, Mtodo IPT/EPUSP, Modelo de
comportamento......... 46 Figura 16: Distribuio da resistncia
compresso do concreto..................................... 49
Figura 17: Fluxograma das etapas
metodolgicas..............................................................
55 Figura 18: Armazenamento da
amostras............................................................................
56 Figura 19: Extrao e depsito da areia aps a
lavagem..................................................... 58
Figura 20: Vista geral Britador Planaterra, Chapec
SC.................................................. 58 Figura 21:
Esquema obteno da areia de britagem tipo A
............................................... 59 Figura 22: Vista
geral Britador da Britaxan, Xanxer
SC................................................ 60 Figura 23:
Esquema obteno da areia de britagem tipo B...
............................................ 61 Figura 24: Fotos
digitalizadas gros retidos #1,2mm, areia de britagem Tipo
A................ 67 Figura 25: Fotos digitalizadas gros retidos
#1,2mm, areia de britagem Tipo B................ 67 Figura 26:
Fotos digitalizadas gros retidos #1,2mm, areia
natural.................................... 68 Figura 27:
Verificaode vazios no
concreto.....................................................................
70 Figura 28: Verificao do teor adequado de
argamassa...................................................... 70
Figura 29: Moldagem de
corpos-de-prova.........................................................................
73 Figura 30: Ensaios de resistncia compresso e mdulo de
elasticidade dos
corpos-de-prova...............................................................................................................................
74
Figura 31: Corpos-de-prova antes e depois do
rompimento............................................... 74 Figura
32: Granulometria dos agregados
midos...............................................................
77 Figura 33: Granulometria do agregado
grado.................................................................
79 Figura 34: Composio areias natural e Tipo A
Limites.................................................. 80 Figura
35: Composio areias natural e Tipo B
Limites.................................................. 81 Figura
36: Ensaio Flow e ar incorporado, areia natural e areia de britagem
Tipo A............ 82 Figura 37: Ensaio Flow e ar incorporado,
areia natural e areia de britagem Tipo B........... 83 Figura 38:
Ensaio Mdulo de elasticidade areia natural e areia de britagem Tipo
A........... 85 Figura 39: Ensaio Mdulo de elasticidade areia
natural e areia de britagem Tipo B............ 86 Figura 40: Curva
de dosagem 100% areia
natural...........................................................
89 Figura 41: Curva de dosagem 35% areia natural + 65% areia de
britagem TipoA............ 92 Figura 42: Curva de dosagem 35% areia
natural + 65% areia de britagem TipoB............ 95 Figura 43:
Comparativo dos mdulos de
elasticidade.........................................................
97
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7
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Composies dos cimentos segundo a NBR
5732(1991)................................. 19 Tabela 2: Limites
granulomtricos do agregado grado (NBR 7211, 2005)... 29 Tabela 3:
Limites da distribuio granulomtrica do agregado mido... 30 Tabela
4: Limites aceitveis de substncias nocivas no agregado mido com
relao massa do material...
30 Tabela 5: Limites aceitveis de substncias nocivas no agregado
grado com relao massa do
material.....................................................................................................
34 Tabela 6: Correspondncia entre a classe de agressividade e
qualidade do concreto........ 44 Tabela 7: Correspondncia entre
classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para
c=10mm..................................................................................................
44 Tabela 8: Consistncia do concreto em funo do elemento
estrutural para o caso do adensamento
mecnico...................................................................................................
48 Tabela 9: Classes de Agressividade
Ambiental................................................................
50 Tabela 10: Valores da relao gua/mistura seca (H) em funo da
Dimenso Mxima Caracterstica do agregado grado e do tipo de
adensamento........................................
52 Tabela 11: Anlises fsicas e mecnicas do cimento CP II Z 32
................................ 56 Tabela 12: Ensaios fsicos e
qumicos do cimento CP II Z 32....................................
57 Tabela 13: Acrscimos de massa de areia natural, determinao teor
ideal de argamassa.
71
Tabela 14: Acrscimos de massa de areia natural e areia de
britagem Tipo A, determinao teor ideal de
argamassa.............................................................................
72 Tabela 15: Acrscimos de massa de areia natural e areia de
britagem Tipo B, determinao teor ideal de
argamassa.............................................................................
72 Tabela 16: Caractersticas fsicas da areia
natural....................................................... 75
Tabela 17: Caractersticas fsicas da areia de britagem Tipo
A........................................ 76 Tabela 18:
Caractersticas fsicas da areia de britagem Tipo
B......................................... 76 Tabela 19:
Comparativo de volume das areias de britagem, massa unitria, massa
especfica,
inchamento..............................................................................................
78 Tabela 20: Coeficientes de forma dos agregados
midos.............................................. 78 Tabela 21:
Caractersticas fsicas do agregado
grado...................................................... 79
Tabela 22: Resultados rompimento corpos-de-prova, misturas em
argamassa................. 84 Tabela 23: Ensaios em argamassas,
areia natural e areia Tipo A, determinao Flow Table Test, massa
especfica e ar
incorporado.................................................................
85 Tabela 24: Ensaios em argamassas, areia natural e areia
britagem Tipo A, determinao mdulo de
elasticidade...................................................................................................
85 Tabela 25: Ensaios em argamassas, areia natural e areia Tipo
B, determinao Flow Table Test, massa especfica e ar
incorporado................................................................
86 Tabela 26: Ensaios em argamassas, areia natural e areia
britagem Tipo B, determinao mdulo de
elasticidade...................................................................................................
86 Tabela 27: Dados determinao curvas de dosagem, mtodo
IPT/EPUSP -100%, areia
natural............................................................................................................................
87 Tabela 28: Dados determinao curvas de dosagem, mtodo
IPT/EPUSP - 35%, areia natural + 65% areia britagem Tipo
A..............................................................................
90
-
8
Tabela 29: Dados determinao curvas de dosagem, mtodo IPT/EPUSP -
35%, areia natural + 65% areia britagem Tipo
B........................................................................
93 Tabela 30: Dados determinao curvas de dosagem, mtodo
IPT/EPUSP...................... 96 Tabela 31: Comparativo do mdulo
de elasticidade obtido experimentalmente e o calculado segundo
prescries da NBR
6118:03.............................................................
98 Tabela 32: Consumo de gua nos concretos
estudados................................................... 98
Tabela 33: Relao gua cimento x resistncia
compresso.......................................... 99 Tabela 34:
Relao consumo de cimento x resistncia
compresso............................... 99 Tabela 35: Preo insumos
consumo
Chapec-SC...........................................................
100 Tabela 36: Preos dos materiais por m de
concreto....................................................... 100
Tabela 37: Custo dos concretos
estudados.....................................................................
100
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9
RESUMO
O esgotamento das jazidas de areia natural prximas dos grandes
centros de consumo, a contaminao das fontes de material pela poluio
e as polticas de proteo ambiental fazem com que a obteno de
agregados midos para utilizao na construo civil, particularmente na
produo de concretos convencionais, seja impulsionada na direo de
novas opes.
Uma alternativa para resoluo deste problema seria a utilizao de
areia de britagem. Sendo um resduo da britagem de rochas da produo
de agregados grados, seu uso minimiza o impacto ambiental pois, se
ficar armazenado no ptio das pedreiras sua disperso pelo vento e
pela gua contaminam o ambiente. Alm disso, muitas vezes precisa ser
remanejado por problemas operacionais demandando tempo e
recursos.
A produo deste tipo de areia, alm de reduzir o impacto ambiental
ocasionado pelo processo convencional de extrao de areia natural,
geralmente mostra viabilidade econmica, visto ser realizada nos
canteiros das pedreiras, localizadas prximas aos grandes centros
urbanos, reduzindo assim o custo de seu frete aos pontos de
consumo.
A uniformidade da areia de britagem, quando comparada com a da
areia natural, e a maior facilidade de obteno, so suas principais
vantagens de utilizao. Entretanto, a sua distribuio granulomtrica,
presena de quantidades elevadas de p e principalmente a forma
angulosa e muitas vezes lamelar de suas partculas, que depende do
tipo de rocha e britador utilizados, podem influenciar nas
propriedades do concreto fresco e endurecido.
O presente trabalho apresenta o estudo de dosagem de concretos
convencionais com emprego de duas areias de britagem de rocha
basltica (uma com gros arredondados e com 16,7% de material
pulverulento - Areia A - e outra com gros lamelares com 11,1% de
material pulverulento Areia B), em substituio parcial a uma areia
natural de uso corrente na regio de Chapec -SC, permitindo a
confeco de concretos mais resistentes e econmicos.
O melhor desempenho em todos os aspectos analisados neste
trabalho foi a mistura com 65% de areia de britagem tipo A (gros
arredondados) em substituio volumtrica areia natural. Constatou-se
que o teor de material pulverulento e a forma dos gros existente
nas areias de britagem influenciam fortemente as caractersticas do
concreto no estado fresco, acarretando uma grande variao dos
consumos de cimento das misturas para uma mesma resistncia
compresso.
As configuraes grficas dos bacos de dosagem elaborados permitem
a rpida obteno de traos de concreto para os materiais estudados.
Tambm mostram que a utilizao de curvas genricas para dosagem de
materiais com caractersticas distintas, pode levar a resultados
bastante distintos dos desejados.
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ABSTRACT
The ending of deposits of natural sand near big cities, their
contamination due to pollution as well as environmental protection
policies are making more and more difficult its use in civil
construction, mainly in the production of conventional concrete. An
alternative to solve this problem could be the use of crushed sand,
that is a by-product of crushed coarse aggregate production. Its
use minimizes the environmental impact once the disposal in large
piles at the processing plant can cause air and water contamination
as a consequence of the dispersion provided by the wind. Moreover,
sometimes it is necessary to remove them from one site to another
demanding time and money. The production of crushed sand are
generally viable from the economic point of view, once processing
plants are settled near the urban centers, reducing transportation
costs. Its uniformity, as compared to that of natural sand, and its
large availability, become advantageous its use. However, grading,
high dust content and flatness of its particles that depends on the
type of rock and crushing equipments, can influence negatively the
fresh and hardened properties of concrete. This work presents the
study of conventional concrete mix design using two types of
basaltic crushed sand (one of them possessing cubic particles and
16.7% of dust Sand A, and another possessing flat particles and
11.1% of dust Sand B) in partial substitution of a natural sand
currently used in Chapeco-SC region, allowing the production of
more economic and resistant concretes. The best performance of
concrete mixtures was obtained replacing 65% of natural sand by
Sand A (by volume). It was found the dust content and the shape of
the aggregate particles influence strongly concrete characteristics
in fresh state, leading to a great variation in cement content for
the same compressive strength. .
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1 INTRODUO
1.1 Apresentao
As misturas de cal e cinza vulcnica usadas nas edificaes na poca
do Imprio Romano so as precursoras da utilizao do concreto como
material de construo, sendo atualmente o mais consumido no mundo.
Suas caractersticas tcnicas, como resistncia compresso, excelente
resistncia gua, possibilidade de produzir peas de diversas
geometrias, capacidade de incorporar seces compostas com outros
materiais opondo-se aos esforos mais diversos, so as principais
caractersticas responsveis pelo sucesso.
A evoluo dos materiais e das tcnicas construtivas, bem como os
avanos nas anlises das estruturas de concreto e as recentes
exigncias de resistncia e durabilidade da norma ABNT NBR 6118
(2003), obrigam os tecnologistas de concreto a buscarem a mais
adequada proporo entre os materiais constituintes do concreto,
tcnica e economicamente. Considerando que aproximadamente trs
partes do volume de concreto so ocupadas pelos agregados, a sua
qualidade de suma importncia na dosagem do concreto.
A carncia de jazidas de areia natural cada vez maior em muitas
regies do Brasil e do mundo. No oeste de Santa Catarina, por
exemplo, se busca areia natural a distncias maiores de 200 Km.
O esgotamento das jazidas mais prximas dos grandes centros de
consumo, a contaminao das fontes de material pela poluio, fizeram
com que as regies conhecidas pela explorao se tornassem terra
arrasada, com vrias crateras, cheias de gua contaminada por
bactrias txicas, apesar das polticas de proteo ambiental, que
procuram evitar a explorao predatria dos recursos naturais.
Entretanto, se forem fechados os depsitos de areia, a indstria da
construo civil ficaria imobilizada.
Estas ocorrncias fazem com que os tecnologistas de concreto
tenham de recorrer ao uso parcial ou integral de areia de britagem
para produo de concretos e argamassas.
A areia de rocha, historicamente, era um material pouco desejvel
devido sua elevada aspereza e pela ocorrncia de silte e argila
prejudicando a aderncia entre o agregado e a pasta de cimento,
elevando a demanda de gua de trabalhabilidade dos concretos e o
atrito interno das partculas slidas da mistura. Como conseqncia,
ocorre um elevado consumo de cimento nos concretos, para atingirem
um mesmo nvel de resistncia compresso, quando se utiliza areia de
britagem em substituio natural. Alm disso, o concreto resultante
pode ser um material mais caro e mais spero, mais difcil de ser
trabalhado na obra, ao ser bombeado, ao ser acabado, etc. Estas
desvantagens podem ser combatidas pela introduo, na massa de
concreto, de aditivos plastificantes e redutores de gua.
A forma dos gros um aspecto importante a ser avaliado ao usar-se
areias de britagem que, em decorrncia do tipo de britador utilizado
ou da natureza geolgica da rocha matriz, que
-
12
podem apresentar gros com formas lamelares. Sbrighi Neto (2005),
afirma que a forma das partculas, a textura superficial e a
granulometria influenciam nas propriedades do concreto no estado
fresco, sobretudo no consumo da pasta de cimento, tanto quanto mais
alongada, angulosa e spera forem as partculas.
A adoo de uma medida intermediria, utilizando-se areia mesclada,
parte natural e parte de britagem, poderia ser a alternativa mais
conveniente quando avaliados seus custos.
A utilizao da areia de britagem, sendo um resduo da britagem de
rochas para a produo de agregados de concreto, conhecidos como
finos de pedreira, auxilia a preservao ambiental, visto que sua
disperso pelo vento e pelas guas contamina o ambiente. O material
acumula-se em grandes montes nas pedreiras, tendo que ser
remanejado, demandando tempo, trabalho e energia.
A obteno da areia a partir de finos de brita, para utilizao em
concretos convencionais, dever se submeter anlise das influncias
desta utilizao no concreto fresco e endurecido.
A produo desse tipo de areia, alm de reduzir o impacto ambiental
ocasionado pelo processo convencional de extrao de areia natural,
como mencionado anteriormente, procura viabilizao econmica, pois
sua produo pode ser realizada nos canteiros das pedreiras,
localizadas prximas aos grandes centros urbanos, reduzindo o custo
da matria prima para a indstria da construo civil.
A uniformidade da areia de britagem, quando comparada com a
areia natural, e a maior facilidade de obteno so as principais
vantagens de sua utilizao. Entretanto, a sua distribuio
granulomtrica, presena de quantidades elevadas de p e
principalmente a forma lamelar de suas partculas, que depende
fundamentalmente do tipo de rocha e britador utilizados, podem
prejudicar a trabalhabilidade do concreto.
Este trabalho procura contribuir para o esclarecimento destas
questes, apresentando resultados obtidos com concretos elaborados
com diferentes propores entre areia natural e areias de britagem
basltica da regio de Chapec obtidas em diferentes britadores.
Pretende-se investigar em que medida a forma dos gros e a
granulometria das areias de britagem, influenciam nas propriedades
do concreto fresco e endurecido, apresentando curvas de dosagens
experimentais de concreto, utilizando o Mtodo de Dosagem
IPT/EPUSP.
1.2 Hipteses
- O estudo de dosagens de concretos convencionais, com o emprego
de areia artificial basltica, em substituio parcial areia natural,
levando em considerao as propriedades do concreto fresco e
endurecido, permite a confeco de concretos mais resistentes e mais
durveis.
- O teor de material pulverulento existente nas areias
artificiais tem que ser controlado, pois suas variaes afetam o
comportamento do concreto no estado fresco, acarretando perda
de
-
13
abatimento e variao na relao gua/cimento, o que se relaciona com
a durabilidade do concreto.
- A granulometria do agregado mido influi na dosagem do concreto
quando se deseja obter uma dada resistncia mecnica. Alteraes na
granulometria influem na trabalhabilidade, na consistncia e na
resistncia do concreto.
1.3 Justificativa
Por ocasio do desenvolvimento dos primeiros estudos do concreto
de cimento Portland, no incio do sculo XX, acreditava-se que os
agregados tinham apenas o papel de enchimento, embora ocupando
aproximadamente 80% do volume dos concretos convencionais, sendo
materiais granulares e inertes, destinados apenas a baratear o
custo de produo do concreto. Entretanto, o incremento no uso de
concreto, com sua aplicao em larga escala, evidenciou a real
importncia tcnica, econmica e social dos agregados.
Recentemente, o esgotamento das jazidas naturais, o aumento no
custo dos transportes, o acirramento da competio comercial entre os
produtores de concreto e a conscientizao da sociedade, que demanda
leis de proteo ambiental, confirmam plenamente esta questo.
A seleo inadequada de agregados comprovou a necessidade de uma
melhor compreenso do papel dos agregados na resistncia mecnica, na
durabilidade e na estabilidade dimensional do concreto. Muitas das
propriedades do concreto so influenciadas pelas caractersticas dos
agregados, tais como: porosidade; composio granulomtrica; absoro de
gua, estabilidade, forma e textura superficial dos gros; resistncia
mecnica; mdulo de deformao e substncias deletrias presentes.
O desenvolvimento tecnolgico dos agregados caminha paralelamente
ao desenvolvimento do concreto e demais insumos, procurando
evidenciar no apenas as propriedades mecnicas e o rebaixamento do
custo, mas tambm relacionando os agregados durabilidade do
concreto, no que se refere s reaes lcalis-agregados, isto , reaes
expansivas que se do no concreto endurecido provocando fissuras e
deformaes, originadas do sdio e potssio presentes no cimento em
reao com alguns tipos de minerais silicosos reativos.
Os aditivos permitem substancial economia de consumo de cimento
nos traos que, aliados produo de cimentos cada vez mais finos,
passam a colocar em realce a importncia das propriedades dos
agregados. A permanente evoluo dos traos de concreto em direo de
porcentagens cada vez maiores do teor de argamassa em detrimento da
presena do agregado grado no concreto, de modo a produzir traos
mais trabalhveis e bombeveis, evidencia a importncia da proporo do
agregado no trao e as suas propriedades intrnsecas. A
potencialidade comercial dos agregados ante a grande produo de
concreto entre outras utilizaes justifica todos os esforos no
sentido de seu aprimoramento.
Estudos da Universidade da Califrnia afirmam que o consumo
mundial de concreto de 6 bilhes toneladas/ano e de agregados de 3
bilhes toneladas/ano (Sbrighini Neto,2005). Os agregados possuem um
consumo per capta mundial de 8,45 toneladas/habitante/ano.
(Valverde, 2003).
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14
No Brasil, a produo de agregados est prxima de 380 milhes de
toneladas/ano, gerando aproximadamente 2,34 bilhes de reais/ano
(Valverde, 2003). Segundo este mesmo autor, a produo de areia no
Brasil de 187 milhes de toneladas/ano, gerando 913 milhes de reais,
enquanto a brita 129 milhes de toneladas/ano, isto , 1,1bilhes de
reais. A produo concentra-se nas regies sul e sudeste do
Brasil.
Estes dados comprovam a relevncia do tema estudado, pois ao
final do trabalho, acredita-se que ser possvel indicar alternativas
ao esgotamento das jazidas de areia, melhoria do desempenho do
concreto e diminuio dos custos de produo.
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivo geral
- Analisar comparativamente vrias composies de concreto, com uso
de dois tipos de areia de britagem basltica lavada, originada das
duas principais pedreiras fornecedoras e areia natural procedente
da principal jazida que fornecem a regio oeste do estado de Santa
Catarina.
-Obteno de bacos de dosagem para concretos com diferentes
propores entre as areias, com substituio em volume aparente dos
agregados, devido suas diferentes massas especficas, que
determinadas experimentalmente permitam fornecer os parmetros
iniciais da mistura fresca do concreto (relao gua-cimento, relao
gua/mistura seca, teor de agregado total e consumo de cimento por
metro cbico de concreto) com aplicao em misturas trabalhveis
medidas pelo abatimento do tronco de cone (Slump Test), de
80+ou-20mm, para diferentes resistncias mecnicas.
1.4.2 Objetivos especficos
- Caracterizar a morfologia e as caractersticas fsicas e
granulomtricas dos agregados midos e grados utilizados nos
concretos na regio de Chapec-SC.
- Verificar as composies granulomtricas, forma e textura
superficial das misturas em teste;
- Avaliar a resistncia mecnica dos diferentes concretos
obtidos;
- Propor medidas que permitam reduzir os custos de produo dos
concretos;
- Apresentar alternativas que evitem ou minimizem o esgotamento
de jazidas de areia.
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2 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
2.1 Consideraes iniciais
O concreto de cimento Portland um produto resultante do
endurecimento da mistura de cimento Portland, agregado mido,
agregado grado e gua, adequadamente proporcionados.
Durante os ltimos 30 anos, a cincia do concreto se desenvolveu
acentuadamente. O concreto , na verdade, fruto de uma tecnologia
simples e uma cincia complexa que j comeou a ser desvendada, mas
ainda no em todos os seus detalhes. Atualmente, estudos em concreto
so feitos utilizando tcnicas sofisticadas de observao e medidas, de
forma que o entendimento e o controle da tecnologia do concreto
continuam se aperfeioando (ATCIN, 2000).
A heterogeneidade dos materiais que compem os concretos e a
complexidade do seu comportamento, tanto no estado fresco quanto no
estado endurecido, representa sempre um desafio aos tcnicos
responsveis pela elaborao e emprego dos concretos.
A tendncia mundial de que as estruturas se tornem cada vez
maiores e mais complexas e os materiais tero que satisfazer as
especificaes de desempenho ainda mais rigorosas que as atuais.
Inmeras pesquisas esto em andamento para definir e desenvolver
misturas de CAD (Concreto de Alto Desempenho) que apresentem, alm
da elevada trabalhabilidade, alta estabilidade dimensional, alta
resistncia e alta durabilidade. (MEHTA; MONTEIRO, 1994).
2.2 Definio
O concreto de cimento Portland um material composto por duas
fases distintas: a pasta de cimento, composta de cimento portland e
gua, e os agregados. O cimento, ao entrar em contato com a gua,
desenvolve propriedades ligantes, como resultado da hidratao, e aps
algumas horas a mistura de solidifica tornando-se um material
resistente a partir de seu endurecimento.
Todavia, o concreto moderno mais do que uma simples mistura de
cimento, gua e agregados. Cada vez mais so utilizados componentes
minerais, que conferem caractersticas especficas aos concretos, e
aditivos qumicos, que tm efeitos ainda mais especficos. (ATCIN,
2000).
Mehta; Monteiro (1994), quanto resistncia compresso aos 28 dias,
dividem o concreto em trs categorias, como segue:
- Baixa resistncia: resistncia compresso menor que 20 MPa; -
Resistncia moderada: resistncia compresso de 20 MPa a 40 MPa; -
Alta resistncia: resistncia compresso superior a 40 MPa;
-
16
2.3 Materiais constituintes do concreto
As propriedades dos concretos esto diretamente relacionadas com
as caractersticas dos materiais que o constituem. Descreveremos a
seguir estes materiais.
2.3.1 Cimento Portland
O emprego dos cimentos bem antigo. Os antigos egpcios usavam
gesso impuro calcinado.Os gregos e romanos usavam calcrio calcinado
e aprenderam, posteriormente, a misturar cal e gua, areia e pedra
fragmentada, tijolos ou telhas em cacos. Foi o primeiro concreto da
Histria. (NEVILLE, 1997).
Todavia, somente em 1824 um pedreiro chamado Joseph Aspdin,
patenteou o nome de cimento portland, numa referncia a
portlandstone, um tipo de rocha arenosa muito utilizada na
Inglaterra na regio de Portland.
O cimento portland um material pulverulento constitudo de
silicatos e aluminatos de clcio, praticamente sem cal livre. Estes
silicatos e aluminatos complexos, ao serem misturados com gua,
hidratam-se produzindo o endurecimento da massa, com elevada
resistncia mecnica. Resulta da moagem de um produto denominado
clnquer, obtido pelo cozimento at a fuso incipiente
(aproximadamente 30% de fase lquida) da mistura de calcrio e argila
convenientemente dosada e homogeneizada, de tal forma que toda a
cal se combine com os compostos argilosos, sem que, depois do
cozimento, resulte cal livre em quantidade prejudicial. Aps a
queima, feita pequena adio de sulfato de clcio, de modo que o teor
de SO3 no ultrapasse 3%, a fim de regularizar o tempo de incio das
reaes do aglomerante com a gua.
2.3.1.1 Composio qumica
As matrias primas utilizadas na fabricao do cimento Portland
consistem principalmente de calcrio, slica, alumina e xido de
ferro, que reagem no interior do forno de produo de cimento dando
origem ao clnquer, que os compostos principais so os seguintes:
silicato triclcio : 3 CaO.SiO2 abreviao C3S silicato diclcico :
2 CaO.Si O2 abreviao C2S aluminato triclcico : 3 CaO.Al2O3 abreviao
C3A ferro aluminato tetraclcico: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 abreviao C4AF
Estes compostos se formam no interior do forno quando a
temperatura se eleva a ponto de transformar a mistura crua num
lquido pastoso que, ao resfriar-se, d origem a substncias
cristalinas, como ocorre com os trs produtos acima citados, e a um
material intersticial amorfo, o C4AF, e a outros xidos, compostos
alcalinos e sulfatos.
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17
Todos esses compostos tm a propriedade de reagir em presena de
gua, por hidrlise, dando origem ento a compostos hidratados (ATCIN,
2000b). As caractersticas principais destes compostos so descritas
a seguir:
C3S o principal composto do cimento Portland, sendo o responsvel
pela resistncia inicial do cimento. Reage em poucas horas quando em
contado com a gua, liberando grande quantidade de calor na
hidratao.
C2S Desenvolve baixo calor de hidratao, tendo pega lenta com
fraca resistncia at os 28 dias, aumentando rapidamente chegando a
equivaler com a do C3S no primeiro ano.
C3A Tem pega instantnea, desenvolvendo altssimo calor de
hidratao. Tem baixa resistncia e no resiste ao de guas sulfatadas.
Estes inconvenientes fazem com que sua quantidade seja pequena.
Entretanto, a presena da alumina de fundamental importncia por agir
como fundente, facilitando a formao do clnquer a temperaturas mais
baixas.
C4AF Tem pega rpida, baixa resistncia, mas possui a vantagem do
Fe2O3 funcionar como fundente e fixar parte da alumina melhorando o
desempenho do cimento ao ataque de guas sulfatadas.
De maneira geral, pode-se dizer que as reaes de hidratao dos
aluminatos so responsveis pelo enrijecimento (perda de fluidez) e
pela pega (solidificao) da pasta de cimento, enquanto que os
silicatos, que compem aproximadamente 75% do cimento comum, so
fundamentais no processo de endurecimento (taxa de desenvolvimento
da resistncia) da pasta (MEHTA; MONTEIRO, 1994).
2.3.1.2 Finura do cimento
Alm da composio, a finura do cimento tambm influencia
grandemente a sua reao com a gua. Uma vez que a hidratao se inicia
na superfcie das partculas, a rea da superfcie do cimento que
representa o material disponvel para a hidratao. Conseqentemente,
quanto maior a finura do cimento maior a velocidade de hidratao e
mais rpida a evoluo da resistncia, sem, no entanto, alterar a
resistncia a idades avanadas (NEVILLE, 1997).
2.3.1.3 Hidratao, pega e endurecimento do cimento
Pela grande complexidade das reaes qumicas que ocorrem na
hidratao do cimento, seus pormenores ainda no so bem definidos,
entretanto, abaixo segue uma breve descrio do mecanismo de hidratao
do cimento dada por Vernet apud ATCIN (2000b).
a - Perodo da Mistura: Diferentes ons, liberados por diversas
fases, entram em soluo. Essa dissoluo muito rpida e de natureza
exotrmica. A superfcie dos gros de cimento parcialmente coberta com
silicato de clcio hidratado (C-S-H), formando a partir dos ons
originados da fase silicato do clnquer, e, em quantidade maior, com
etringita
-
18
(trissulfoaluminato de clcio hidratado), formado pela combinao
de ons da fase aluminato e das diferentes formas de sulfato de
clcio presentes no cimento.
b - Perodo Dormente: Reduo da velocidade de dissoluo da fase do
clnquer devido ao aumento do pH e do teor de ons Ca++ na gua de
mistura. Grande desacelerao do fluxo trmico, mas sem parar.
Forma-se pouca quantidade de C-S-H e, caso exista equilbrio entre
os ons de alumnio e sulfato, forma-se tambm, em pouca quantidade,
etringita e aluminato de clcio hidratado. A fase aquosa torna-se
saturada de Ca++, mas no existe precipitao de Ca(OH)2,
provavelmente pela sua baixa velocidade de formao. Alguns gros de
cimento se floculam neste perodo.
c - Incio da Pega: A precipitao do xido de clcio, devido a falta
de silicato na fase aquosa, ativa a ao de hidratao. O sbito consumo
de ons Ca++ e OH- acelera a dissoluo de todos os componentes do
cimento portland. O fluxo trmico cresce vagarosamente no princpio e
acelera nos estgios finais. Normalmente, o incio da pega se d neste
perodo, a menos que ocorra algum endurecimento da pasta devido ao
desenvolvimento de agulhas de etringita e de algum C-S-H. As fases
silicatos e aluminatos hidratados comeam a criar ligaes
interpartculas, levando ao endurecimento progressivo da pasta.
d - Endurecimento: Na maioria dos cimentos portland, a
quantidade de sulfato de clcio presente no suficiente para reagir
com a fase aluminato, de tal maneira que, durante a pega, ons SO4-
so totalmente consumidos na formao da etringita. Isso ocorre
normalmente entre 9 e 15 horas aps o incio da mistura, quando a
etringita torna-se uma fonte de sulfato para formar o
monosulfoaluminato com a fase aluminato remanescente. Essa reao
gera calor e acelera a hidratao das fases silicato.
e - Reduo da Velocidade: Os gros de cimento esto cobertos por
uma camada de hidratos, que vai se tornando cada vez mais espessa,
dificultando a chegada das molculas de gua s partes no hidratadas
das partculas de cimento. A hidratao vai ento reduzindo, pois
controlada predominantemente pela difuso das molculas de gua atravs
das camadas de hidratos, e a pasta de cimento hidratada se parece
com uma compacta pasta amorfa, conhecida como produto interno.
A hidratao do cimento portland para quando no h mais fase anidra
(concreto de alta relao gua/materiais cimentcios bem curado) ou
quando a gua no pode mais chegar s fases no hidratadas (sistemas
muito densos e defloculados) ou, ainda quando no existe mais gua
disponvel (relao gua/materiais cimentcios muito baixa).
2.3.1.4 Tipos de cimento
De acordo com a NBR 5732 (1991), o cimento um aglomerante
hidrulico obtido pela moagem de clinquer Portland ao qual de
adiciona, durante a operao de fabricao, a quantidade necessria de
uma ou mais formas de sulfatos de clcio. Durante a moagem
permite-se a adio de misturas de alguns materiais como: pozolanas,
escrias granuladas de alto-forno e ou materiais carbonticos,
relacionados na tabela 1.
-
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Tabela 1: Composies dos cimentos segundo a NBR 5732(1991)
Componentes % em massa
Sigla Nome Classe Clinquer + sulfato de
clcio
Escria granulada de
alto forno
Material pozolnico
Material carbontico
100 0 CPI CPI-S Comum 25, 32, 40 99 95 1 5
94 56 6 34 - 0 10 94 76 - 6 14 0 10
CPII-E CPII-Z CPII-F
Composto 25, 32, 40 94 90 - - 6 10
CP III Alto forno 25, 32, 40 65 25 35 70 - 0 5 CP IV Pozolnico
25, 32 85 45 15 50 - 0 5
CP V ARI Alta resistncia inicial - 100 95 - - 0 5 CPB Branco
estrutural 25, 32, 40 100 75 - - 0 5 CPB Branco no estrutural - 74
- 50 - - 26 50
Fonte: Normas Brasileiras no 5732 (1991),11578(1991),
5735(1991),5736 (1991), 5733 (1991) e 12989 (1993).
2.3.2 Agregados
2.3.2.1 Definio
conhecido como agregado o material granular, com forma e volume
variveis, geralmente inerte e com dimenses e propriedades
compatveis para utilizao na construo civil.
Segundo a norma NBR 7211 (2005), os agregados naturais so
encontrados na natureza (areia, seixos) e artificiais os que so
obtidos pela ao do homem atravs de processos industriais ou do
rejeito destes.
At pouco tempo atrs, o agregado era tido como um material
granular inerte, disperso na pasta de cimento, utilizado
principalmente por razes econmicas. Porm este conceito vem sendo
reformulado e hoje se pode considerar o agregado como um material
de construo ligado em um todo coesivo por meio de uma pasta de
cimento. Na verdade, no se pode considerar o agregado um material
inerte, pois suas propriedades fsicas, trmicas e, s vezes tambm
qumicas tm influncia no desempenho do concreto (NEVILLE, 1997).
O mesmo autor salienta que trs quartos do volume do concreto so
ocupados pelos agregados, sendo assim de considervel importncia.
Propriedades indesejveis existentes nos agregados podem no apenas
produzir um concreto pouco resistente, como tambm comprometer a
durabilidade.
O concreto pode ser definido como pedra e pasta de cimento,
sendo a pasta o elemento aglutinador das pedras. Existem muitos
vazios entre as pedras para serem preenchidos apenas com a pasta de
cimento. Por esta razo, utiliza-se o agregado mido (areia), para
diminuir o consumo de cimento e gua, o que em excesso prejudicial
ao concreto, pois provoca retrao, alm de comprometer a
trabalhabilidade do concreto.
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UsuarioRealce
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Para que o resultado obtido seja satisfatrio, necessrio que as
dimenses dos agregados sejam distribudas gradualmente, promovendo o
melhor aproveitamento do cimento, isto , mantendo constante a
resistncia com o menor consumo de cimento possvel, que o insumo
mais caro do concreto.
2.3.2.2 Classificao dos agregados
So agregados, as rochas britadas, os fragmentos rolados nos
leitos dos cursos dgua e os materiais encontrados em jazidas,
provenientes das alteraes de rochas (areias). So geralmente
classificados como naturais aqueles, que j so encontrados na
natureza sob a forma de agregados, utilizados sem outro
beneficiamento que no sejam a lavagem e classificao granulomtrica
por peneiramento(ex: areias de rio, pedregulhos, areias de cava e
seixos). Sendo os artificiais os que necessitam de um trabalho de
afeioamento pela ao do homem a fim de chegar situao de uso como
agregado (ex: britas e ps-de-brita). Contudo, a NBR 7211 (2005)
classifica todos os tipos anteriormente citados como naturais,
guardando a designao artificial aos obtidos por processos
industriais e para aqueles originados a partir de materiais
sintticos tais como produtos ou rejeitos industriais. (PRUDNCIO
JUNIOR, 2005).
Os agregados naturais so derivados de rochas existentes na
crosta terrestre, que sujeitos ao intemperismo acabam sedimentando
nos locais de formao, podendo ser transportados por correntes
fluvias, martimas, enxurradas e ventos fortes. Os solos originados
so diferenciados pela sua natureza e composio granulomtrica, sendo
argilosos quando compostos por argilominerais e granulometria
bastante fina e arenosa quando granulometria estiver acima de 0,075
mm. Podem ainda ocorrer combinados como solos argilo-arenosos ou
areno-argilosos.
2.3.2.3 Obteno dos agregados naturais de britagem
Os agregados naturais de britagem obtidos atravs da reduo de
tamanho de pedras maiores por triturao em equipamentos mecnicos,
sero objeto de melhor ateno e estudo neste trabalho.
A seqncia da operao de produo dos agregados naturais de britagem
pode assim ser descrita:
a - Extrao da rocha: retirada de blocos de grandes dimenses do
macio rochoso com a utilizao de explosivos e carregadeiras
mecnicas.Para tal, inicialmente feita a remoo da capa de solo e
rocha decomposta que recobrem o macio de rocha s. Esta operao,
conhecida como decapagem, permite a posterior perfurao espaada da
rocha, sendo os furos preenchidos com explosivos, que quando
detonados ocasionaro a fragmentao da rocha. As figuras abaixo
mostram a encosta onde se realiza a lavra de brita e a perfuratriz
realizando os furos para a malha de fogo.
UsuarioRealce
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21
Figura 1: Encosta e material do desmonte Figura 2: Perfurao da
malha de fogo
b Fragmentao secundria: reduo do tamanho dos blocos a dimenses
adequadas para o britador primrio. O desmonte origina na base da
frente da lavra, um conjunto de blocos de rochas de volumes
variveis. Aqueles com volumes que no permitam sua carga nos
britadores devero ser perfurados novamente e submetidos nova
detonao (fogao).
c - Transporte: os fragmentos so transportados por meio de
correias ou por transporte rodovirio aos diversos britadores. As
correias transportadoras esto disponveis numa faixa completa de
tamanhos (largura, comprimento e capacidade) variveis. So
projetadas sobre estrutura metlica dotada de roletes e com
acionamento por conjunto moto-redutor banhado a leo. Possuem tambm
tremona para carregamento, guia do material, raspadores e
limpadores de correias. Quando o transporte rodovirio, efetua-se o
carregamento dos fragmentos rochosos com ps carregadeiras em
caminhes, que depositam o material em locais junto s instalaes de
britagem (praas de alimentao), para armazenagem temporria e
alimentao dos britadores em horrios especficos, ou transportam o
material diretamente at os britadores primrios.
d - Britador primrio: reduz o tamanho dos fragmentos.
Normalmente os britadores so de mandbula, esmagando a pedra de
encontro superfcie triturante fixa, por meio de superfcie
triturante de movimento alternado (mandbula mvel). Na fragmentao
dos mataces pode ou no ocorrer lavagem da pedra, para diminuio de
material pulverulento durante a cominuio e classificao da rocha. No
caso de ocorrer lavagem, as partculas menores so estritamente
produzidas nas fases seguintes, sendo isentas de impurezas como
matria orgnica, dentre outras oriundas do capeamento. Quando no h a
lavagem, comum a separao de bica corrida aps a primeira britagem,
onde o material enviado para ser comercializado sem qualquer
classificao. Aps a fragmentao no britador primrio, h a formao de
pilhas-pulmo, que alimentam os britadores secundrios. As figuras
seguintes mostram as vistas lateral e frontal de um britador
primrio e o seu abastecimento pelas pedras oriundas da
fragmentao.
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22
Figura 3: Vistas britador primrio Abastecimento de pedras
O material originado pelo britador primrio transportado pelas
correias para uma pilha pulmo conforme figura 4. Este material,
denominado racho, ser ento encaminhado para a britagem secundria,
que aps passagem pelo primeiro conjunto de peneiras de classificao
produziro as pilhas pulmo de brita 3 e 4.
Figura 4: Correias transportadoras e pilhas pulmo
e - Britador secundrio: Neste equipamento, geralmente os
fragmentos so diminudos at sua dimenso final. Podem ser empregados
britadores de mandbula, mas comumente so utilizados os de movimento
contnuo, girosfricos, de rolo ou de martelo. Nos britadores
girosfricos, a superfcie triturante fixa a superfcie interna da
cavidade cnica e a mvel a parte externa do pinho cncavo, que se
afasta e se aproxima da cavidade cnica, devido a um excntrico. Nos
britadores de rolo, a britagem feita dois rolos separados de um
pequeno intervalo que giram em sentidos contrrios, podendo ter as
superfcies lisas, corrugadas ou dentadas. Nos britadores de
martelo, o material jogado por ps mveis contra a superfcie interna
do britador, dando-se no choque o fracionamento. O transporte de
brita entre os britadores e/ou rebritadores feito, normalmente, por
um sistema de correias transportadoras, sempre procurando
aproveitar o desnvel topogrfico para economia na planta de
beneficiamento. Para diminuir o p em suspenso, gerado pela
atividade de britagem, pode-se utilizar aspersores de gua,
instalados nas bocas dos britadores
-
23
e nas correias transportadoras. A figura 5 mostra, da direita
para a esquerda, os britadores secundrio, tercirio e
quaternrio.
Figura 5: Britadores secundrio (tipo mandbula), tercirio (tipo
cone) e quaternrio (tipo VSI).
f - Britador Tercirio e Quaternrio: os britadores tercirio e
quaternrio so cnicos ou de impacto, sendo os de impacto vertical,
atualmente utilizados na tentativa de reduzir a lamelaridade do
agregado e da produo de finos. O britador de impacto vertical pode
receber material de 5 a 75 mm para capacidades de material passante
de 8 a 250 ton/hora, e se mostrou excelente equipamento para a
modulao da geometria dos agregados, produzindo partculas cbicas
regulares. Possibilita ainda trs alternativas operacionais. Pode
atuar de maneira autgena com caixa de pedra, o chamado pedra sobre
pedra, semi-autgena, com caixa de pedra alternada com cmara
esttica, e no autgena, somente com cmara esttica. Seu rotor montado
em um eixo vertical, que girando em rotaes apropriadas a cada
aplicao, promove o arremesso do material que lhe alimentado, atravs
da fora centrfuga. A alimentao feita a partir de um chute regulador
que direciona o material para o tubo de alimentao garantindo a
centralizao do fluxo de material ao entrar no rotor. No interior do
rotor, um cone de distribuio d fluidez e direciona o fluxo de
material para os trs canais de sada. Quando as partculas chegam aos
canais internos do rotor so aceleradas e assim deslizam para um
morto residual de material dentro do rotor at as aberturas de sada
que so protegidas por pastilhas de carbureto de tungstnio. Estas
partculas fluem continuamente em alta velocidade sendo arremessadas
contra a cmara de britagem, formando o morto de material sobre onde
se dar a reduo efetiva das partculas. Na trajetria para a cmara de
britagem as partculas so envolvidas por um turbilho de ar com
partculas menores j produzidas na cmara de britagem. Devido ao
formato ortogonal da cmara de britagem e como resultado da
compactao de material em suas paredes cria-se um anteparo para o
choque. As novas partculas que chegam colidem com as que esto na
trajetria, e com as compactadas nas paredes da cmara bem como com
as placas defletoras do rotor, sendo que estes impactos diretos e
contnuos causam uma britagem fora da cmara aumentando assim o
percentual de reduo. Finalmente o material britado cai para o chute
de descarga at o transportador de correia de sada. No caso de
rochas baslticas, existe uma tendncia ao uso destes britadores
girosfricos de impacto vertical, conhecidos comercialmente como
ciclone, tornado ou barmaq, que se caracterizam por britar rocha
contra rocha o que torna os gros dos agregados mais regulares
-
24
(menos lamelares) e aumentam a produo de material fino (abaixo
de 4,8mm) e de pulverulento (inferior a 0,075mm).
g - Peneiramento: separa os gros em tamanhos diferentes,
classificando os materiais conforme exigncias de norma ou
comerciais. Podem ser cilndricas rotativas, que so constitudas de
chapas de ao perfuradas e enroladas em forma cilndrica, com
inclinao de 4 a 6 graus. O refugo sai pela parte de baixo e pode
ser rebritado. A peneira formada de vrias sees, com dimetro de furo
crescente, da boca para a sada. Mais modernas, as peneiras planas
vibratrias so formadas por caixilhos superpostos e possuem inclinao
de 15 graus. As peneiras vibratrias ocorrem em forma de silos ou
decks como apresenta a figura 6.
Figura 6: Peneiras vibratrias para classificao do material
h Lavagem: realizada para remoo da quantidade excessiva de
finos. A produo de areia industrial tem como matria prima o
material passante na peneira 4,8 mm denominado comercialmente como
p de brita. Este material que resduo do processo de produo de brita
coletado e conduzido, atravs de uma calha, para um sistema de
eliminao do excesso de material pulverulento. O sistema formado por
um tanque dotado de uma roda dgua. Este tanque alimentado
continuamente com gua, possui um extravasor que mantm o nvel de gua
constante. A roda dgua possui cmaras cujo fundo formado por telas
de pequena abertura. O giro da gua faz com que as cmaras captem
pores do material imerso que, ao elevarem-se acima do nvel da gua
do tanque, permitem a drenagem atravs de peneiras sendo que no
lquido drenado eliminada parte do p. A figura 7 mostra esta etapa
do processo.
Figura 7: Lavagem p de brita e obteno da areia de britagem
-
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Este equipamento, conhecido como desaguador rotativo, a soluo
mais simples e econmica quando se quer classificar e ainda desaguar
materiais slidos em suspenso, isto , finos at 0,074 mm. Sua concepo
construtiva incorpora na caixa receptora, um sistema interno de
sedimentao de baixa turbulncia, ocasionado e controlado pela
instalao progressiva de at 150 canaletas de drenagem dispostas em
toda superfcie superior, permitindo a degradao gradativa dos slidos
ao fundo da caixa, proporcionando controle preciso da faixa de
corte desejado. Uma roda incorporando caambas recupera mediante seu
lento movimento de giro, a frao slida depositada no fundo do tanque
e retira a gua atravs de telas em tecido flexvel de poliuretano,
resistente ao desgaste, com fendas de abertura entre 1,6 mm e 0,8
mm de largura para materiais mais finos. O processo de drenagem
natural da gua pela gravidade, substancialmente acelerado pela ao
de uma cmara de vcuo situada atrs de cada caamba. O vcuo criado
naturalmente, a medida que a roda eleva cada caamba acima do nvel
da polpa no tanque, sendo este mantido at que a borda inferior de
cada deflector da regio em depresso saia da gua. Uma segunda cmara
de vcuo, mais parecida com um longo tubo, atua independente na
caamba de coleta do material, eliminando a gua de superfcie. Este
processo de desaguamento eficiente a ponto de reduzir a umidade da
polpa a faixa de 15% a 20% permitindo uma descarga e transporte por
um transportador de correia inclinado. Aps o descarregamento do
material desaguado, a caamba continua seu movimento de entrada no
tanque para iniciar novo ciclo, mediante o tampamento de algumas
canaletas de drenagem. O operador pode controlar a velocidade
ascendente de gua no tanque e com isto ajustar a granulometria de
corte desejado para uma aplicao especfica. Reter os finos a 0,074
mm permitindo que estes se depositem e sejam recolhidos pela caamba
ou aumentar a velocidade de ascenso da gua e eliminar os slidos
mais finos que 0,55mm ou qualquer outra dimenso intermediria. O
material remanescente das cmaras basculado sobre uma calha que
conduz a uma pilha. A gua contaminada com o material pulverulento
que sai continuamente do extravasor conduzida a um tanque de
sedimentao
i - Estocagem: os agregados vo para depsitos a cu aberto como
mostra a figura 8, ou para silos para futura comercializao. A
expedio mecanizada ou automatizada sendo o transporte feito
exclusivamente via frete.
Figura 8: Material armazenado para expedio
-
26
2.3.2.4 Obteno da areia natural
A areia natural quase sempre comercializada da forma que
extrada, passando apenas por grelhas fixas que separam as fraes
mais grossas (cascalho, pelotas, etc) e eventuais contaminantes
(material orgnico, vegetao, etc), e por lavagem para retirada de
argila. Segundo dados do DNPM 2002, no Brasil, 90% da areia natural
de origem aluvial extrada de leitos de rios e apenas 10% extrada em
cava seca, entretanto a dragagem em leitos de rio uma prtica em
crescente desuso.
Os trs mtodos de obteno da areia natural podem ser assim
descritos:
a cava seca: este mtodo de cava seca da areia natural empregado
na lavra de depsitos de plancie fluvial, formaes sedimentares e
mantos de alterao de rochas cristalinas. A extrao feita por
desmonte hidrulico com a mina evoluindo para o formato de uma cava
ou de talude irregular. Normalmente, est operao antecedida pelo
decapeamento realizado com tratores de esteira e
ps-carregadeiras.
Figura 9: Extrao de areia natural de cava seca com equipamento
mecnico.
As figuras 9 e 10 mostram a retirada da areia de cava pela
utilizao de equipamento mecnico, sendo o material transportado e
descarregado no lavador para realizao da classificao e lavagem.
Figura 10: Lavagem e peneiramento de areia natural de cava
seca.
-
27
O cascalho e as pelotas de material so separados pelas peneiras
do lavador e encaminhados para utilizao em pavimentao entre outras
utilizaes, sendo as fraes mais finas acondicionadas em canchas para
secagem e expedio como representa a figura 11. A polpa, suspenso
constituda de areia e gua, proveniente da lavagem, ao ser
encaminhada s canchas se acomoda da maior para a menor
granulometria, sendo que os muito finos escoam em suspenso para uma
bacia de decantao.
Figura 11: Expedio de cascalho e acomodao em canchas para
secagem e expedio da areia de cava seca.
Em algumas regies do Brasil as bancadas de areia so previamente
desmontadas por jatos dgua de alta presso, que incidem na base dos
taludes da cava provocando desmoronamento dos sedimentos ou rochas
alteradas. Outra operao de jateamento sobre o material desmoronado
promove a desagregao dos sedimentos ou rochas e forma uma suspenso
constituda por material slido e gua (polpa), que desce por
gravidade at uma pequena bacia de acumulao. Posteriormente, o
material segue para o beneficiamento e classificao.
b cava submersa: a extrao realizada na base e nas paredes
laterais de cava preenchida com gua, sendo realizada por uma draga
instalada sobre um barco e equipada com bombas centrfugas .
Geralmente esta cava formada por desvio dos rios, com material
inconsolidado ou com pouca coeso. As bombas so acopladas tubos
condutores de gua necessria escavao, que servem tambm como meio de
transporte da polpa para um peneiramento simples e esttico
realizado prximo s margens. Posteriormente a areia encaminhada para
armazenamento e expedio. As figuras 12 e 13 demonstram o
processo.
Figura 12: Extrao e peneiramento simples de areia de cava
submersa.
-
28
Figura 13: Armazenamento e expedio de areia de cava
submersa.
c leito de rio: efetuada pela dragagem dos sedimentos existentes
nos leitos dos rios, em profundidades no muito grandes, atravs de
bombas de suco instaladas sobre barcaas ou flutuadores. Estas
bombas so acopladas s tubulaes que efetuam o transporte da areia em
forma de polpa at os silos. Devido ao elevado assoreamento e poluio
dos rios, que tambm oneram a limpeza e seleo do material lavrado,
este processo est gradativamente sendo abandonado nas principais
regies do pas.
O beneficiamento da areia natural, para utilizao nas construo
civil, um processo realizado concomitante lavra e constitui-se de
lavagem, peneiramento para classificao e secagem
A lavagem uma operao de beneficiamento nos mtodos de lavra seca
e cava submersa, com movimentaes sucessivas e lavagem da areia. Na
lavra da cava seca, a lavagem mais intensa e feita mediante o
jateamento dgua na areia armazenada nos tanques de decantao,
proveniente da caixa de acumulao.
A classificao dos produtos iniciada por um peneiramento, com
retirado do material mais grosso (pedrisco, cascalho, etc), em
grelhas ou peneiras estticas. O material separado por classe
granulomtrica , em caixas de classificao e armazenamento, tambm
conhecidas como silos, com o preenchimento gradativo das caixas por
decantao, da direita para a esquerda e de baixo para cima. As
primeiras recebem o material mais grosso, e assim sucessivamente,
as caixas vo sendo preenchidas at restar a frao sobrenadante que
encaminhada para a bacia de decantao. Os produtos finais so rea
grossa, mdia e fina, e a sua expedio feita diretamente nos silos,
ou so estocados em pilhas.
2.3.2.5 Caractersticas dos agregados
A NBR7211 (2005) exige que os agregados devam ser constitudos
por gros de minerais duros, compactos, durveis e limpos. No devem
conter substncias, de natureza e em quantidade, que possam afetar a
hidratao do cimento ou dar origem a produtos expansivos. Devem
apresentar, ainda, resistncia compresso superior a da pasta, boa
forma e boa
-
29
graduao. Segundo Sbrighi Neto (2005), existe uma srie de
caractersticas importantes a serem estudadas na qualificao de
agregados na produo do concreto:
2.3.2.6 Composio granulomtrica
Os diferentes tamanhos de agregados no concreto se estendem de
menos de um dcimo a dezenas de milmetros de seo transversal. A
distribuio destes tamanhos, denominada granulometria, permite a
obteno de concretos com diferentes caractersticas. A distribuio dos
gros que constituem os agregados, geralmente expressas em termos de
porcentagens individuais ou acumuladas retidas em cada uma das
peneiras da chamada srie normal ou intermediria que so definidas
pela NBR 7211 (2005). Tambm como referncia para avaliar a
granulometria, geralmente analisa-se a dimenso mxima caracterstica
(agregado grado) e mdulo de finura (agregado mido). Conforme norma
tcnica citada acima.
[...] dimenso mxima caracterstica a grandeza associada
distribuio granulomtrica do agregado correspondente abertura
nominal, em mm, da malha da peneira da srie normal ou intermediria,
na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual
ou imediatamente inferior a 5% em massa [...].
Da mesma forma o [...] mdulo de finura corresponde a soma das
porcentagens retidas acumuladas, em massa, de um agregado, nas
peneiras da serie normal, dividida por 100. (NBR 7211, 2005). A
NBR7211 (2005) apresenta curvas de distribuio granulomtrica
correspondente zona utilizvel e zona tima que especifica limites
granulomtricos dos agregados para concretos convencionais. Esta
limitao tem diversas regies, relacionadas principalmente com a
influncia na trabalhabilidade e no custo. Abaixo os limites
recomendados pela norma supra citada.
Tabela 2: Limites granulomtricos do agregado grado (NBR 7211,
2005).
% Ret. Acum. # (mm)
Porcentagem, em massa, retida acumulada. Zona granulomtrica
d/D
4,75 / 12,5 9,5 / 25 19 / 31,5 25 / 50 37,5 / 75 75 - - - - 0 5
63 - - - - 5 30 50 - - - 0 5 75 100
37,5 - - - 5 30 90 100 31,5 - - 0 5 75 100 95 100 25 - 0 5 5 25
87 100 - 19 - 2 15 65 - 95 95 100 -
12,5 0 5 40 - 65 92 100 - - 9,5 2 15 80 - 100 95 100 - - 6,3 40
65 92 100 - - -
4,75 80 - 100 95 100 - - - 2,36 95 - 100 - - - -
1) Zona granulomtrica correspondente menor (d) e maior (D)
dimenses de agregado grado 2) Em cada zona granulomtrica deve ser
aceita uma variao de no mximo cinco unidades percentuais em apenas
um dos limites marcados com . Essa variao pode tambm estar
distribuda em vrios desses limites. Fonte: NBR 7211 (ABNT,
2005).
-
30
Tabela 3: Limites da distribuio granulomtrica do agregado
mido.
PENEIRA COM ABERTURA DE MALHA
PORCENTAGEM, EM MASSA, RETIDA ACUMULADA.
LIMITES INFERIORES LIMITES SUPERIORES
(NBR NMISO 3310-1) ZONA UTILIZVEL(2) Z. TIMA(1) Z. TIMA(1)
ZONA
UTILIZVEL(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 m 15
35 55 70 350 m 50 65 85 95 150 m 85 90 95 100
Fonte: NBR 7211 (ABNT, 2005).
NOTAS: (1) Mdulo de finura de zona tima varia 2,2 a 2,9 (2)
Mdulo de finura de zona utilizvel inferior varia de 1,55 a 2,20 (3)
Mdulo de finura de zona utilizvel superior varia de 2,90 a 3,50
Em geral, areias muito grossas podem produzir misturas de
concreto speras e no muito trabalhveis, enquanto as muito finas
aumentam o consumo de gua e, conseqentemente, o consumo de cimento
para uma dada relao de gua/cimento, sendo ento anti-econmicas.
Assim, uma granulometria equilibrada produzir misturas de
concreto trabalhveis e econmicas, alm do fato de proporcionar uma
estrutura mais fechada da massa de concreto, o que diminui o volume
de vazios e, por conseqncia, os espaos por onde podem penetrar os
agentes agressivos ao concreto, na forma de lquidos, gases e
vapores.(Sbrighi Neto-2005).
Recentemente a ABNT efetuou reviso na NBR 7211 (2005) com
referncia a especificao de agregados midos produzidos nas jazidas
brasileiras. No que tange questo especial da frao fina da britagem,
esta norma destaca, em algumas definies e na alterao dos limites da
quantidade de materiais pulverulentos (material abaixo de 75m)
permitida.
O mais interessante desta atualizao, que, para o material fino
que passa atravs da peneira 75 m por lavagem, constitudo totalmente
de gros gerados durante a britagem de rocha, os valores podem ter
seus limites alterados de 3% para 10% (para concreto submetido ao
desgaste superficial) e de 5% para 12% (para o concreto protegido
do desgaste superficial desde que seja possvel comprovar por anlise
mineralgica, que os gros constituintes no interferem nas
propriedades do concreto).
2.3.2.7 Forma e textura superficial
A forma dos gros e das partculas ou fragmentos que compem os
agregados para o concreto, influenciam as propriedades do concreto
no estado fresco. Comparando-se as partculas arredondadas e lisas,
com as angulosas ou alongadas e speras, nota-se, em geral, a
-
31
necessidade de aumento da quantidade de massa de cimento, o que
aumenta seu custo de produo.
Os agregados de origem elica caracterizam-se pela forma
extremamente arredondada e textura superficial lisa. Quando usados
nos traos de concreto, proporcionam uma diminuio no consumo de gua
induzindo um ganho de trabalhabilidade em funo destas
caractersticas.
Por outro lado, a textura muito lisa, especialmente dos
agregados grados, pode conduzir a uma menor aderncia entre a pasta
de cimento e a superfcie do agregado, prejudicando a resistncia
trao do concreto. Os agregados britados so conhecidos pela
angulosidade de sua forma e pela aspereza de sua superfcie, devendo
ser seu trao estudado rigorosamente para otimizar seu
desempenho.
As normas atuais contemplam apenas a forma geomtrica dos gros
dos agregados grados devido a predominncia do uso de agregados
midos de jazidas naturais. Entretanto, com o uso crescente das
areias de britagem, a determinao desta propriedade para os
agregados midos passa a ser extremamente relevante. Os gros podem
ser arredondados, como o dos seixos, ou de forma angular e de
arestas vivas com faces mais ou menos planas, como os da pedra
britada. Atualmente existem mquinas que arredondam os gros
angulosos, sendo o custo da operao compensado pela menor quantidade
de pasta de cimento e/ou relao gua/cimento mais baixa. (PRUDNCIO
JUNIOR, 2005).
Segundo este mesmo autor, a melhor forma para os agregados
grados a que se aproxima da esfera, para o seixo, e a do cubo, com
as trs dimenses espaciais de mesma ordem de grandeza, para as
britas.
Convenciona-se denominar:
Comprimento (C): distncia entre dois planos paralelos que possam
conter o agregado em sua maior dimenso.
Largura (L): dimetro da menor abertura circular, atravs da qual
o agregado possa passar.
Espessura (E): distncia mnima entre dois planos paralelos que
possam conter o agregado. Quanto s dimenses dos gros classificam-se
em normais ou lamelares, sendo: Normais: todas as dimenses tm a
mesma ordem de grandeza:
C / L < 2 e L / E < 2
Lamelares: quando existe uma grande variao de grandeza de uma ou
mais dimenses. Podero ainda, serem considerados como Alongados,
quando o comprimento for muito maior que as outras duas dimenses
que so de mesma ordem de grandeza, ou Discides ou Quadrticos,
quando a espessura muito menor que as outras dimenses, que por sua
vez se equivalem, ou ainda Planos, as trs dimenses diferem muito
entre si.
Quanto s arestas, cantos e faces, os gros podem ser:
-
32
Normais: que so divididos em Angulosos, quando com arestas
vivas, cantos angulosos e faces planas e, Arredondados, quando com
cantos arredondados, faces convexas e sem arestas. Irregulares:
tambm divididos em Gro Conchoidal, quando apresenta uma ou mais
faces cncavas e Gro Defeituoso, quando apresenta partes com seces
delgadas ou enfraquecidas em relao forma geral do agregado.
A forma dos gros caracterizada, segundo a norma francesa AFNOR
P-18-301, por um coeficiente (c) dado por:
c = Vap / ( pi d 3 / 6 ) Eq.(01)
Este coeficiente representa a razo entre o volume de um gro e o
da esfera que o circunscreve, sendo o coeficiente volumtrico mdio
de uma amostra de 250g representativa daquele agregado definido
por:
c = Vap / ( pi C3 / 6 ) Eq.(02) sendo:
Vap = volume aparente da amostra determinado em balana
hidrosttica.
C = maior dimenso do gro medida com paqumetro.
A norma NBR 7211 (2005) especifica que os agregados para
concreto tenham, em mdia, uma relao entre o comprimento e a
espessura do gro inferior a trs, quando determinada segundo a NBR
7809 (1983). Esta norma diz que devem ser ensaiados 200 gros
divididos em grupos, separados em ensaio de peneiramento. O nmero
de gros por grupo proporcional porcentagem retida na respectiva
peneira e devem ser obtidos aleatoriamente. O ndice de forma ser a
mdia da relao comprimento/espessura obtida em cada um dos gros.
A determinao do coeficiente volumtrico dos agregados midos da
forma estabelecida para os grados invivel pela impossibilidade de
medies diretas de suas dimenses. Alguns estudos esto sendo
desenvolvidos com tcnicas de medies de imagens digitais.
2.3.2.8 Resistncia mecnica
Pode-se considerar que a resistncia compresso, abraso e o mdulo
de deformao so propriedades interligadas e so muito influenciadas
pela porosidade do agregado. Normalmente, os agregados usados na
produo de concreto tm resistncia mecnica muito superior do prprio
concreto. O concreto de mdulo de deformao superior 30 GPa exige
rigorosa seleo dos agregados, principalmente o grado.
obrigatria a escolha de agregados derivados de rochas densas e
com alta resistncia mecnica.
-
33
2.3.2.9 Absoro e umidade superficial
O agregado pode ser usado na produo de concreto em diversas
condies de umidade. Quando todos os poros esto preenchidos e no h
uma pelcula de gua na superfcie, diz-se que o agregado est na
condio de saturado com superfcie seca (SSS); se estiver saturado e
houver umidade livre na superfcie, o agregado estar na condio
saturada.
Quando toda gua evaporvel for removida por aquecimento a 100
graus Celsius em estufa, diz-se que est na condio seco em estufa.
Quando colocado no ar e entrar em equilbrio com a umidade do
ambiente, estar em condio seco ao ar.
A capacidade de absoro definida como a quantidade total de gua
requerida para levar o agregado da condio seca em estufa para a
condio SSS.
A absoro efetiva definida como a quantidade de gua requerida
para levar o agregado da condio de seco ao ar, para a condio
SSS.
A umidade superficial definida como a quantidade de gua presente
no agregado alm daquela requerida para alcanar a condio SSS.
Os dados de absoro, absoro efetiva e umidade superficial so
necessrios para a correo da proporo de gua no trao do concreto em
misturas realizadas a partir de materiais estocados sujeitos a
variaes climticas ou mesmo variaes de umidade reativas ao ar.
Geralmente, as rochas de boa qualidade usadas como agregado para
concreto apresentam valores de absoro muito baixos (at 1%).
2.3.2.10 Iseno de substncias nocivas
As substncias nocivas podem ser de diversos tipos, abaixo
descritos: impurezas de origem orgnica; torres de argila e
materiais friveis; material pulverulento; minerais lcali-reativos;
impurezas salinas, resduos industriais.
As impurezas de origem orgnica na forma de hmus ou fragmentos
vegetais carbonizados ou no, podem interferir nas reaes de hidratao
do cimento. Os limites mximos no agregado mido so estabelecidos
pela NBR 7211 (ABNT,2005) em 0,5%, em massa, para o concreto
aparente, e em 1% para os demais concretos.
Nas tabelas 4 e 5, transcritas da NBR 7211 (ABNT,2005),
apresenta-se as quantidades de substncias nocivas nos agregados
mido e grado.
-
34
Tabela 4: Limites aceitveis de substncias nocivas no agregado
mido com relao massa do material.
Determinao Mtodo de ensaio Quantidade mxima relativa massa do
agregado mido %
Torres de argila e materiais friveis NBR 7218 3
Materiais carbonosos ASTM C 123 Concreto aparente Concreto no
aparente 0,5 1
Material fino que passa atravs da peneira 75m por lavagem
(material pulverulento) NBR NM 46
Concreto submetido a desgaste superficial
Concretos protegidos do desgaste superficial
3
5
NBR NM 49
A soluo obtida no ensaio deve ser mais
clara do que a soluo-padro Impurezas orgnicas
NBR 7221 Diferena mxima aceitvel entre os
resultados de resistncia compresso comparativos
10%
Quando no for detectada a presena de materiais carbonosos
durante a apreciao petrogrfica, pode-se prescindir do ensaio de
quantificao dos materiais carbonosos (ASTM C 123). Quando a colorao
da soluo obtida no ensaio for mais escura do que a soluo-padro, a
utilizao do agregado mido deve ser estabelecida pelo ensaio
previsto na NBR 7221.
Tabela 5: Limites mximos aceitveis de substncias nocivas no
agregado grado com relao massa do material.
Determinao
Mtodo de ensaio Quantidade mxima relativa massa do agregado
grado %
Torres de argila e materiais friveis NBR 7218
Concreto aparente Concreto sujeito a
desgaste superficial Outros concretos
1
2
3
Materiais carbonosos ASTM C 123 Concreto aparente Concreto no
aparente 0,5 1
Material fino que passa atravs da peneira 75m por lavagem
(material
pulverulento) NBR NM 46 1
Quando no for detectada a presena de materiais carbonosos
durante a apreciao petrogrfica, pode-se prescindir do ensaio de
quantificao dos materiais carbonosos (ASTM C 123). Para agregados
produzidos a partir de rochas com absoro de gua inferior a 1%,
determinados conforme a NBR NM 53, o limite de material fino pode
ser alterado de 1% para 2%. Para agregado total, definido conforme
3.6, o limite de material fino pode ser composto at 6,5%, desde que
seja possvel comprovar, por apreciao petrogrfica, realizada de
acordo com a NBR 7389, que os gros constituintes no interferem nas
propriedades do concreto. So exemplos de materiais inadequados os
materiais micceos, ferruginosos e argilo-minerais expansivos.
As causas das influncias dos agregados nas propriedades dos
concretos esto relacionadas com a composio mineralgica e com as
condies de exposio prvia da rocha matriz. Tambm os tipos de operao
e equipamentos usados na produo do agregado possuem influncia neste
sentido.
-
35
Resumidamente, pode-se afirmar que a influencia das
caractersticas dos agregados nas propriedades dos concretos
relacionam-se com a dosagem atravs da massa especfica, composio
granulomtrica e teor de umidade. No concreto fresco com a
porosidade, granulometria, forma e textura superficial dos gros. No
concreto endurecido com o limite de resistncia mecnica, resistncia
abraso, estabilidade dimensional e durabilidade.
2.3.3 gua
De acordo com Mehta; Monteiro (1994), via de regra, uma gua
imprpria para beber no necessariamente imprpria para o amassamento
do concreto. Do ponto de vista de resistncia do concreto, gua cida,
alcalina, salgada, salobra, colorida ou com mau cheiro no deve ser
rejeitada imediatamente. Isto importante, porque as guas recicladas
da minerao e vrias outras operaes industriais podem ser usadas
seguramente como gua de amassamento para o concreto. O melhor mtodo
para determinar a aptido de uma gua de desempenho desconhecido para
o preparo do concreto comparar o tempo de pega do cimento e a
resistncia de corpos-de-prova de argamassa feitos com gua
desconhecida e uma gua limpa.
Segundo Neville (1997), impurezas contidas na gua podem
influenciar negativamente, a resistncia do concreto, causar manchas
em sua superfcie, ou ainda, resultar em corroso da armadura. Por
estas razes, deve-se dar ateno qualidade da gua para amassamento e
pra cura do concreto. Por via de regra a gua dever ter pH de 6,0 a
9,0.
2.3.4 Outros componentes
Fortes (1995) salienta que, em decorrncia do avano tecnolgico e
de novas exigncias atribudas ao concreto, so adicionados aditivos
aos seus materiais bsicos (cimento, agregados e gua). As
finalidades para as quais eles so utilizados, incluem melhoria da
trabalhabilidade, acelerao ou retardo do tempo de pega, controle de
resistncia e outras.
Ainda que os aditivos no sejam materiais de baixo custo, seu
emprego nem sempre representa um maior custo na produo do concreto,
pois podem promover economias, tais como menor custo de
adensamento, possibilidade de reduo do teor de cimento e aumento da
vida til. (NEVILLE, 1997).
A NBR 11768 (1992) define os aditivos como produtos que,
adicionados em pequena quantidade a concretos e argamassas de
cimento portland, modificam algumas de suas propriedades, no
sentido de melhor adequ-las a determinadas condies. A mesma norma
classifica os aditivos para concreto como:
a - Aditivos Plastificantes (tipo P): produto que aumenta o
ndice de consistncia do concreto mantida a quantidade de gua de
amassamento;
b - Aditivo Retardador (tipo R): produto que aumenta os tempos
de incio e final de pega dos concretos;
-
36
c - Aditivo Acelerador (tipo A): produto que diminui os tempos
de incio e fim de pega do concreto, bem como acelera o
desenvolvimento das suas resistncias iniciais;
d - Aditivo Plastificante Retardador (tipo PR): produto que
combina os efeitos dos aditivos plastificantes e retardador;
e - Aditivo Plastificante Acelerador (tipo PA): produto que
combina os efeitos dos aditivos plastificantes e acelerador; f -
Aditivos Incorporadores de Ar (tipo IAR): produto que incorpora
pequenas bolhas de ar no concreto;
g - Aditivo Superplastificante (tipo SP): produto que aumenta o
ndice de consistncia do concreto mantida a quantidade de gua de
amassamento;
h - Aditivo Superplastificante Retardador (tipo SPR): produto
que combina os efeitos dos aditivos superplastificantes e
retardador;
i - Aditivo Superplastificante Acelerador (tipo SPA): produto
que combina os efeitos dos aditivos superplastificantes e
acelerador.
No presente trabalho, por ter sido empregado um tipo de aditivo
classificado comercialmente como polifuncional, da famlia dos
plastificantes, ser feita uma breve descrio do seu modo de ao e
caractersticas conferidas por ele ao concreto.
2.3.4.1 Aditivos plastificantes
As propriedades mecnicas do concreto esto, diretamente
relacionadas com a porosidade da matriz de cimento. Quando estes
poros so conectados, a permeabilidade da gua e outras substncias no
interior do concreto muito facilitada, reduzindo a durabilidade do
material.
Para a hidratao do cimento portland se completar so necessrios
aproximadamente 30% em massa de gua (JOLICOEUR et al., 2003). Toda
gua que excede este teor resultar em correspondente porosidade na
matriz do concreto. Portanto, a importncia do uso de aditivos
redutores de gua torna-se evidente, uma vez que