AAGGRREEGGAADDOOSS--11 DDiisscciipplliinnaa:: MMaatteerriiaaiiss ddee CCoonnssttrruuççããoo CCiivviill –– II

1. DEFINIÇÃO / IMPORTÂNCIA / CLASSIFICAÇÃO DOS AGREGADOS

Como os agregados naturais são originários de rochas diversas se torna necessário verificar a sua formação. Segundo a NBR 9935 – Agregados – Terminologia, Rocha = material natural consolidado na crostra terrestre, formado essencialmente por minerais. Baseado em critérios genéticos, ou seja, como foi a sua formação na natureza, podemos classificá-las, em sua maioria, em 3 grandes grupos ( Tabela 1)

Tabela 1 – Classe e Formação das Rochas (Resumo)

CLASSE FORMAÇÃO / OBSERVAÇÃO EXEMPLO

Rochas magmáticas, eruptivas ou ígneas

Formadas pela consolidação (mediante esfriamento) do magma Obs.: A cristalização e a granulação da rocha varia com a velocidade de esfriamento.

Granito (rocha plutônica com formação intrusiva) Basalto (lava vulcânica com formação extrusiva)

Rochas sedimentares

Formadas pela consolidação do material transportado e depositado pelo vento, pela água ou geleiras. Resultam da deposição de outras rochas ou do acúmulo de detritos orgânicos ou também precipitações químicas. Obs.: São as rochas estratificadas em

camadas, sendo a maior parte sob a água

Arenito Calcário

Rochas metamórficas

Formadas pela alteração gradual na estrutura das rochas anteriores, seja na textura, estrutura ou composição mineral, devido à variações de condições físicas (temperatura e pressão) e químicas.

Mármore

Gnaisse (da alteração dos granitos) Quartzito (da alteração de calcários)

Granito Arenito Mármore

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1.1 Definição de agregado Conforme a NBR 12655:2006 – Concreto de Cimento Portland – Preparo, controle e recebimento - pode-se definir agregado como sendo um material sem forma ou volume definido, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para o preparo de argamassa e concreto. 1.2 Importância Os agregados ocupam de 65 a 75% do volume do concreto e isto faz com que estes acabem exercendo grande influência nas propriedades da mistura. Alguns fatores justificam o uso dos agregados na mistura, sendo estes:

� Técnico - Influências no concreto no estado fresco e endurecido - trabalhabilidade - menor retração por secagem - melhora das propriedades mecânicas (ex. menor desgaste, maior resistência à

compressão) - altera as propriedades físicas (ex. massa específica)

� Econômico - reduz o custo do concreto (custo do agregado é menor que o custo do cimento)

� Ecológico - quando se aplicam agregados reciclados - reduz o consumo das jazidas

naturais 1.3 Classificação

Podemos proceder a uma classificação geral dos agregados conforme:

1.3.1 Termos relativos à natureza:

� agregado natural: Material pétreo que pode ser utilizado tal e qual encontrado na natureza, podendo ser submetido a lavagem, classificação ou britagem. (Ex.: Areia de rio, sexo rolado, pedra britada de basalto, etc.). Nota: Quanto à formação geológica das rochas estas podem ser das classes: ígneas ou vulcânicas (ex. granito, basalto), sedimentares (ex. calcário, arenito) ou metamórficas (ex. quartizito, mármore.). Em uma mesma família (ex. granito) é normal existirem diferenças de composição mineralógica entre as várias regiões do país. Os agregados resultantes destas rochas mantêm as mesmas características físico, mecânicas e químicas.

� agregado artificial: Material resultante de processo industrial, para uso como agregado em concreto e argamassa. (Ex.: argila expandida, polietileno expandido).

� agregado reciclado: Material obtido de rejeitos ou subprodutos da produção industrial, mineração ou processo de construção ou demolição na construção civil, incluindo agregados recuperados de concreto fresco por lavagem.

� agregado especial: Agregado cujas propriedades podem conferir ao concreto ou argamassa um desempenho que permite ou auxilia no atendimento de solicitações específicas em estruturas não usuais.

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� Areia: Agregado miúdo originado através de processos naturais ou artificiais de desintegração de rochas ou provenientes de outros processos industriais. É chamado de areia natural se resultante de ação de agentes da natureza, de artificial quando proveniente de processos industriais, de areia reciclada, quando proveniente de processos de reciclagem, e de areia de britagem, quando proveniente de processos de cominuição (redução de tamanho) mecânica de rocha, conforme normas específicas.

� Pedra britada ou brita: Agregado graúdo originado através da cominuição artificial mecânica de rocha.

� Pedregulho: Agregado graúdo que pode ser utilizado tal qual é encontrado na natureza, sem sofrer qualquer tratamento que não seja lavagem e seleção.

� Pedregulho britado: Agregado graúdo originado através da cominuição artificial mecânica de pedregulho

1.3.2 Termos relativos às dimensões: Segundo a NBR 7211:2005 – Agregados para concreto – Especificação, e a NBR 9935:2005 – Agregados – Terminologia - podemos classificar o agregado segundo o tamanho de suas partículas conforme Figura 1.

PEDRISCO

Figura 1 - Classificação dos agregados conforme dimensões

1.3.3 Termos relativos à massa específica:

� agregado leve: (γ ≤ 1800 kg/m³)

Ex.: argila expandida, poliestireno expandido, vermiculita expandida, escória siderúrgica, ardósia, resíduo de esgoto e lixo sinterizados, pedras pomes, folhelos, rochas ígneas extrusivas ou vulcânicas, cinza volante sinterizada, etc.

� agregado normal: (1800 kg/m³ < γ < 3000 kg/m³) Ex.: areias e seixos quartzozos, britas gnáissicas, granitos, calcários, etc.

� agregado denso ou pesado: (γ ≥ 3000 kg/m³) Ex.: Barita, Magnetita, Hematita, Limonita, etc.

PÓ DE PEDRA

AGREGADO MIÚDO

AGREGADO GRAÚDO

FILER

PEDRA DE MÃO OU RACHÃO

MATACÃO OU BLOCO DE ROCHA

0,150 mm 4,4,8 6,3 12,5 50,0 75

250

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1.3.4 Termos relativos quanto à forma das partículas:

� Forma das Partículas : conforme o formato dos agregados graúdos, processados ou não, podemos classificá-lo em: esferoidais ou equidimensionais; achatados ou em forma de disco; prismáticos ou em forma de bastão (alongado) e lamelares. A melhor forma para aplicação em concreto é aquela em que suas dimensões (espessura, largura e comprimento) sejam equidimensionais (ou seja, as mais próximas), favorecendo no manuseio e operação, maior compacidade e maior resistência do concreto.

Figura 2- Dimensões de fragmentos de agregado

Onde:

c= comprimento ou maior dimensão possível, definido como a maior distância entre dois planos paralelos que tocam a superfície do fragmento;

e= espessura ou a menor dimensão possível, definida como a menor distância entre dois planos paralelos, perpendiculares aos anteriores, que tocam a superfície do fragmento;

ℓ= largura ou uma dimensão intermediária, definida por dois planos paralelos, ortogonais aos anteriores.

Figura 3 – Fragmento equidimensional - desejável (acima) e fragmento alongado - indesejável (inferior) para concreto

e

ℓ

c

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Conceitos como equidimensionais (comprimento e largura parecidos), lamelares ou achatadas (comprimento e largura >> espessura) ou alongadas (comprimento >> largura e espessura) só se aplicam a agregados graúdos. (Vide Figura 3). Calcários e mármores são rochas normalmente isotrópicas e a ausência de foliação lhes confere elevada resistência à quebra e a tendência de produção de fragmentos equidimensionais após a britagem, características desejáveis para agregados em concretos.

Segundo a NBR 7211:2004 o requisito para o Índice de Forma do agregado graúdo é de:– IF ≤≤≤≤ 3.

1.3.5 Termos relativos quanto ao arredondamento das partículas:

� O grau de arredondamento é definido como a relação entre o raio médio de curvatura dos cantos e bordas da partícula e o raio do círculo máximo nela inscrito. É função direta da resistência mecânica e da resistência à abrasão da rocha matriz.

Os termos utilizados neste caso são: angulosos; subangulosos; subarredondados; arredondados. Os agregados arredondados conferem maior plasticidade quando comparados com outro concreto de mesma relação água / cimento utilizando agregado anguloso.

1.3.6 Termos relativos quanto à textura da superfície:

� No que se refere à textura superficial do agregado, sua avaliação é feita pelo grau de polimento ou rugosidade da superfície da partícula.

Neste caso podemos ter superfície: vítrea, lisa, granulada, rugosa, cristalina, esponjosa e porosa. A rugosidade afeta a aderência com a pasta de cimento.

2. EXPLORAÇÃO E PRODUÇÃO DOS AGREGADOS Quando falamos em extração de minerais e obviamente dos agregados, devemos lembrar que existe aqui o aspecto da sustentabilidade ambiental e que muitas vezes é negligenciado pelos mineradores. Com o aumento da pressão, por parte dos ecologistas, há uma constante desavença entre mineradores, políticos e a sociedade como um todo, fazendo com que a aprovação de novas jazidas, perto dos centros urbanos, fique cada vez mais difícil. Quando isto ocorre o agregado acaba saindo mais caro e, muitas vezes, fica economicamente inviável seu emprego. Em meio à nova realidade mundial as possibilidades devem ser revistas visando a busca de agregados alternativos como: - resíduos, provenientes de demolições ou de novas construções, - rejeitos de indústrias siderúrgicas ou outras, etc., porém, antes de serem aceitos para uso em concreto, estes devem ser exaustivamente estudados para se evitar o emprego de materiais com propriedades, sejam físico, químico ou mecânica, inapropriadas não só para o concreto como também para o meio ambiente e a saúde do usuário.

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2.1 Exploração - Extração da areia natural Os agregados miúdos naturais (areias) normalmente são constituídos de rochas sedimentares silicosas, depositadas mecanicamente, consolidadas ou não, e podem ser extraídos de lavras como leito de rio, bancos, barrancos e minas. As lavras utilizando solo de alteração apresentam maior contaminação. A extração da areia pode ser feita por dois métodos: 2.1.1 Extração fluvial ou marítima Método do Bombeamento – se em rio / curso de água, utilizando para isto barcaças (chatas) ou, - se em mar, por navios especiais (no Brasil não utilizamos extração de areia do mar). Também são utilizadas dragas especiais para o bombeamento e o transporte de areias extraídas de aluviões. Método da escavadeira e caçamba clamshell em curso d’água navegável por pequeno navio (Figura 4).

Figura 4 – Lavra de areia/cascalho em curso d’água navegável

2.1.2 Extração de cava A areia extraída por este método é a areia que se depositou através de milhares de anos. A extração consiste, portanto, na aspersão de água com certa pressão, contra os barrancos de areia desagregando os mesmos. A areia transportada pela ação da água, escoando para um local de deposição é então bombeada para silos, passando anteriormente através de peneiras que retém os grânulos maiores.

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Observação: As areias naturais apresentam-se normalmente associadas a outros materiais conforme o ambiente de formação do depósito; é freqüente a mistura com materiais finos, restos orgânicos ou não. A areia do mar contém sais. Matérias orgânicas e sais, entre outros materiais, influenciam, na maioria das vezes, negativamente nas propriedades das argamassas e concretos.

2.2 Produção - Agregados naturais britados Agregados naturais britados são obtidos através da redução das rochas grandes, geralmente utilizando-se para isto detonadores, britadores ou equipamentos mecânicos apropriados. Na seleção de jazidas de rocha são considerados fatores como: volume disponível para extração, qualidade da rocha para aplicação em concreto, proximidade de centros urbanos, disponibilidade de estradas, energia elétrica e água. As usinas de processamento de pedras/rochas britadas são projetadas para as condições específicas do local podendo assumir diversas soluções e plantas. (Ex. Figura 5).

Figura 5 – Esquema geral do processamento de agregado natural britado

2.2.1 Seleção da jazida de rocha A seleção de uma jazida de rocha é feita por geólogos onde se consideram fatores economicamente e tecnicamente viáveis, e se determina o tipo de processo de extração e beneficiamento para que as pedras possam ser utilizadas no concreto.

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2.2.2 Remoção da camada estéril Trata-se de uma operação de limpeza onde é retirada toda a vegetação e a camada de solo sobre a rocha, deixando-a totalmente limpa, isto facilita a obtenção dos agregados sem que haja a presença de impurezas.

2.2.3 Perfuração da rocha

A perfuração da rocha é feita com máquinas perfuratrizes constituídas de hastes acopladas entre si, cada qual com três metros de comprimento, podendo assim perfurar a profundidade planejada. A extremidade da 1ª haste leva uma coroa diamantada, ou de vídea, sendo a responsável pela perfuração da rocha. O número de furos e a altura das bancadas é em função da capacidade de produção e comercialização da jazida.

-PERFURAÇÃO

2.2.4 Desmonte da rocha Definida a perfuração e a linha de fogo, a carga detonante, composta de dinamites ou uma mistura de nitrato de amônio com óleo diesel, é introduzida nos furos. As ligações são feitas por cordéis detonantes a um pavio mestre que deve ser aceso para a detonação. O desmonte também pode ser efetuado com o auxílio da cal virgem, uma vez que, esta ao ser introduzida nos furos e com posterior adição de água expande seu volume em 100%, ocorrendo assim o desmonte pela pressão interna gerada nos furos. Existem ainda outros meios, entre elas a das cunhas hidráulicas, porém estas são mais utilizadas no desmonte para pedras ornamentais.

-DESMONTE 2.2.5 Fragmentação secundária Uma vez ocorrido o desmonte parcial da jazida, os grandes blocos de rocha resultantes muitas vezes ainda necessitam de novo desmonte visando adequá-los para a alimentação do britador primário. Essa operação poderá ser realizada por detonações (fogachos) devido a pouca carga detonante, ou por meios mecânicos, como o dropp ball, que consiste em uma grande bola de aço suspensa por um guindaste. Também podem ser utilizadas ferramentas pneumáticas como marteletes.

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2.2.6 Transporte

Após as operações de extração e fragmentação, o material é transportado até ao britador primário. Dependendo das condições locais particulares de cada usina o meio de transporte poderá ser diferente, tais como: esteiras, cabos aéreos, etc. O transporte rodoviário costuma ser mais caro.

- TRANSPORTE 2.2.7 Britadores (primário ou secundário) – rebritadores A escolha dos britadores é função do produto esperado. No nosso caso onde o produto é o agregado para concreto devem ser avaliados fatores importantes como a forma do fragmento, a presença de micro-fissuras ou o excesso de pó, que são prejudiciais à qualidade do concreto. Um material de uma determinada jazida produzirá agregados de formas distintas conforme o tipo de britador, utilizado no fraturamento da rocha, assim sendo, deve ser feita uma escolha criteriosa do mesmo, para que seja obtido um agregado de boa qualidade. Além dos britadores primários e um secundário, em alguns casos ainda são necessários a adoção de um terceiro britador que poderá funcionar como rebritador para a produção do material fino. Como é grande a variação de britadores existentes no mercado, os mesmos podem ser classificados da seguinte forma:

- de movimento alternativo ou de mandíbula (lisa, de dentes grossos, finos, etc.);

- de movimento contínuo – giratório ou de rolos; - de martelos, bolas ou de barras.

- BRITADORES

2.2.8 Transporte entre britadores

Em alguns casos, os britadores podem estar separados o que exigirá o transporte do material britado, que normalmente é realizado com o auxílio de esteiras.

- ESTEIRAS

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2.2.9 Peneiramento A granulometria do agregado é um dos elementos mais importantes para as propriedades do concreto. O material depois de britado é passado por uma série de peneiras, com o objetivo de dividí-lo por grupos de granulometria determinada. A escolha das peneiras somente deve ser efetuada após o conhecimento do material obtido na saída do britador, ou seja, dependendo da granulometria total deste agregado produzido (percentagens em cada dimensão) é que poderá ser definida uma série de peneiras para sua seleção. A escolha indevida de uma peneira poderá acarretar num proporcionamento inadequado do material final.

- PENEIRAMENTO

2.2.10 Lavagem Normalmente o agregado obtido pela fragmentação de rocha possui uma excessiva quantidade de finos, muitas vezes de argila, o que vem a prejudicar sua qualidade. Neste caso é comum utilizar lavadores ou aspersores que em geral são acoplados às peneiras, de forma que a água com as impurezas são colhidas após a última peneira. Em alguns casos os aspersores são colocados nas pontas das esteiras, quando é realizada a deposição dos agregados. Em geral o agregado, mesmo após a lavagem, apresenta certa quantidade de pó, uma vez que, o pó preso na corrente transportadora é lançado em algum lugar do monte. Formam-se desta maneira concentrações de finos prejudicando a homogeneidade do material.

- LAVAGEM

A água, em ambos os casos, contendo os finos é coletada em tanques de decantação, onde um fluxo de água provoca a separação entre o material utilizável (areia artificial) e as impurezas. Como esta areia é mais densa que as impurezas, ela se deposita no fundo quando então é arrastada por meio de um parafuso tipo rosca sem fim, que a conduz até a um silo de estocagem.

- ROSCA SEM FIM

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2.2.11 Estocagem Para se evitar a alteração das características do agregado que sai do peneirador o mesmo é transportado até seu correspondente silo por meio de uma esteira transportadora.

Grande cuidado deve ser tomado quando da entrada do material no silo de estocagem, para que este não venha a ter sua granulometria comprometida. Ao ser lançado de certa altura, dentro do silo, o agregado tende a segregar-se conduzindo o material graúdo para baixo. Neste caso recomenda-se a adoção de esteiras móveis, adaptação de xicanas na ponta da esteira, etc. para manter o agregado com granulometria uniforme.

- ESTOCAGEM Muitas vezes, a arrumação dos agregados é feita através de pás carregadeiras, no entanto, é importante tomar cuidado para que o veículo não traga excesso de sujeira, argilas trazidas pelas rodas ou até mesmo lubrificante.

Em alguns casos se faz necessário a cobertura e a drenagem dos silos. Os agregados devem ser fornecidos ao consumidor em lotes, cujas unidades parciais de transporte devem ser individualizadas e identificadas, mediante uma guia de remessa e que conste os dados:

� nome do produtor, � proveniência do material, � identificação da classificação granulométrica, � massa do material ou seu volume aparente, � data do fornecimento.

Quando os agregados estiverem no canteiro de obras do cliente, devem permanecer armazenados preferencialmente na central de dosagem, separados fisicamente desde o instante do recebimento até a mistura. O depósito destinado a este armazenamento deve ser construído de maneira tal que evite o contato direto com o solo e impeça a contaminação com outros sólidos ou líquidos prejudiciais ao concreto. A base deve ser de fácil escoamento da água livre de modo a eliminá-la. Todos os agregados devem estar completamente identificados quanto ao fornecedor, procedência e a graduação e, somente devem ser liberados para uso após recebimento dos resultados de caracterização vindos do laboratório que realizou os ensaios. Os documentos comprobatórios da origem e as características destes agregados ficam arquivados no escritório do canteiro para eventual consulta.