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CAPÍTULO 2 - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
1. ROCHA
Rochas são materiais constituintes essenciais da crosta terrestre
provenientes da solidificação do magma ou de lavas vulcânicas ou da
consolidação de depósitos sedimentares, tendo ou não sofrido transformações
metamórficas.
Atualmente, as rochas têm sido objeto de diferentes estudos, seja na sua
composição mineralógica, seja nos aspectos físicos, tendo em vista que
inúmeras pesquisas já comprovaram sua influência nas propriedades
mecânicas, elásticas e na durabilidade do concreto de pavimentos, em
barragens, nos lastros de ferrovias e outros.
Também o emprego das rochas não se limita somente ao uso na engenharia, mas
também como matéria prima em aplicações industriais como na produção do
cimento, fertilizantes, decoração, cerâmicas e vidros, incluindo-se
materiais de interesses gemológicos (jóias) até a fabricação de aparelhos
ópticos, científicos e cirúrgicos, tinta, papel, etc.
1. Formação das Rochas
A Figura 1.1 mostra esquema onde é possível observar como algumas rochas
são formadas, contudo é importante ressaltar que o processo é muito lento,
ou seja, pode levar até milhões de anos.
No texto em questão, não é nosso propósito explicar profundamente o
processo de formação das rochas, o esquema mostrado na Figura 1.1 só está
sendo utilizado para que possamos perceber que os agregados (britas,
areias) são fabricados a partir de rochas que tiveram origens diferentes,
logo possuem aspectos também diferentes, tais como: cor, brilho,
resistência, composição química, etc.
Figura 1.1 – Formação das rochas.
1 – Câmara magmática;
2 – Intrusão de magma entre duas camadas da litosfera;
3 – Vulcão composto de camadas alternadas de piroclastos e lavas;
4 – Cone formado por uma intrusão lateral de magma;
5 – Agulha vulcânica construída por um magma mais viscoso;
6 – Bombas vulcânicas projetadas com violência;
7 – Nuvem de gases, poeiras, cinzas e outros piroclastos;
8 – Câmara Magmática extinta;
9 – Caldeira ocupada por um lago;
10 – Cone secundário nascido de uma retomada de atividade vulcânica;
11 – Cone de lava projetada pelo vulcão, de 3 a 6 m de altura;
12 – Vastas extensões de basalto formando um planalto;
13 – Rios de lava com vários quilômetros de comprimento;
14 – Nascentes quentes;
15 – Ilha nascida de um vulcão que emergiu da água;
16 – Lavas em almofada (pillow-lavas) no mar;
17 – Filão de rochas intrusivas numa fissura.
2. Obtenção das Rochas
As rochas estão presentes na natureza em forma de jazidas abaixo do solo,
sobre o solo ou até mesmo debaixo da água, a forma de exploração vai
depender do destino, ou seja, onde será apicada. Como exemplo: placas para
pisos e revestimentos, blocos envolvidos com telas para contenção de morros
(taludes), rochas transformadas em britas, areia, ou pedra-de-mão para
fabricação de concretos (cimento, brita, areia, água) ou argamassas
(cimento, cal, areia, água), etc.
A exploração das rochas se dá em pedreiras de onde a rocha é extraída por
processo de detonação sendo os fragmentos escavados, quando para a produção
de agregados (brita, areia), levados a um processo de britagem e
classificação. A britagem consiste em um conjunto de equipamentos
denominados britadores, os quais reduzem mecanicamente as dimensões dos
fragmentos de rocha até as dimensões máximas (Dmáx) desejadas (tamanho que
o material será utilizado na construção). A classificação para cada uma das
Dmáx é feita através de peneiras normalmente vibratórias.
Figura 1.2 – Rochas não britadas,
em forma de matacões.
Figura 1.3 – Britagem da rocha, colocação no britador.
Figura 1.4 – Rocha após britagem, transformada em
agregados.
Figura 1.5 – Agregados produzidos após britagem.
Várias são as rochas que podem ser exploradas para a produção de agregados
industrializados. Em cada região poderá haver um ou mais tipos de rocha de
natureza tal mais vantajosa que se mostre para o tipo de agregado que se
queira produzir. Dentre as rochas mais comumente exploradas estão o
granito, gnaisse, calcáreo, micaxisto, basalto e, alguns tipos de arenito.
2. AGREGADOS
São partículas, geralmente formadas por rochas, de origem natural ou
industrializado, podendo ser aplicados na fabricação de concretos ou
argamassas.
Dependendo da forma, tamanho, processo de obtenção, os agregados podem ser
classificados de formas diferentes, como exemplo, nos itens 2.1, 2.2, 2.3 e
2.4 (apresentados a seguir) podemos observar algumas classificações
encontradas.
1. Tipos de Agregados
Os tipos de agregados dependem de como o material foi obtido, por exemplo:
do leito de rios, ou britado, podemos chamá-los de agregados naturais ou
artificias.
Naturais: são aqueles encontrados na natureza: areia e cascalho
(areia natural, seixo);
Artificiais: Obtidos através da britagem da rocha (areia artificial,
brita).
2. Dimensão das Partículas
Essa classificação é baseada no tamanho dos agregados, podendo ser: graúdo
ou miúdo.
Agregado Graúdo: é o pedregulho natural, seixo rolado ou pedra britada
de tamanho maior que 4,8 mm;
Agregado Miúdo: é a areia natural ou resultado do britamento de rochas,
com tamanho máximo de 4,8 mm.
3. Forma das Partículas
Essa classificação está relacionada com a forma das partículas, ou seja,
alongada, redonda, achatada, etc. Na Tabela 2.1 são apresentadas algumas
formas dos agregados.
Tabela 2.1 – Classificação da forma de partículas rochas
"Classifica"Descrição "Exemplos "
"ção " " "
"Arredondad"Completamente erodido pela água ou "Seixo de rio ou de "
"o "pelo atrito "praia; areia de rio "
" " "ou deserto "
"Irregular "Naturalmente irregular ou "Outros seixos; "
" "parcialmente desgastado por atrito, "opalas "
" "com cantos arredondados " "
"Lamelar "Material em que a espessura é "Rochas laminadas "
" "pequena em relação às outras " "
" "dimensões " "
"Anguloso "Possuem arestas bem definidas "Pedras britadas em "
" "formadas pela intersecção de faces "geral "
" "relativamente planas " "
"Alongado "Geralmente anguloso, em que o "Pedras britadas "
" "comprimento é bem maior do que as " "
" "outras dimensões " "
"Discóide "Comprimento muito maior do que a "Pedra de rio "
" "largura e largura muito maior do que" "
" "a espessura " "
2.4 Composição Granulométrica
A composição granulométrica de um agregado é a proporção em %, dos
diferentes tamanhos dos grãos que constituem a amostra (uma porção do
material). A determinação da composição granulométrica consiste basicamente
do peneiramento da amostra na série normal de peneiras, utilizando-se
agitadores ou peneiradores. O material retido em cada peneira é pesado e a
seguir calcula-se as percentagens retidas e acumuladas, com relação ao peso
total da amostra.
Na composição granulométrica desejada temos grãos de diferentes tamanhos,
que se encaixam uns nos outros, de maneira que o arranjo dos grãos permite
uma estrutura mais fechada, ocorre maior empacotamento dos grãos. Já nas
composições não desejadas, ou temos grãos de mesmo tamanho ou dois três
tamanhos diferentes, onde os grãos não se encaixam perfeitamente, de
maneira a fechar os vazios formados.
Nas figuras a seguir são mostradas fotografias de agregados em algumas
dimensões, são apresentados: pedra de mão, brita 2, brita 1, brita 0, areia
artificial, areia natural, também foram divididos em agregado graúdo e
agregado miúdo.
2.5 Agregado Graúdo
Figura 2.1 - Pedra de mão.
Figura 2.2 - Brita 2 ou 38 mm.
Figura 2.3 - Brita 1 ou 19 mm.
Figura 2.4 - Brita 0 ou 9,5 mm.
Figura 2.5 - Seixo ou cascalho.
2.6 Agregado Miúdo
Figura 2.6 – Areia natural fina. Figura 2.7 – Areia natural grossa.
Figura 2.8 – Areia artificial
8 Agregados para Concreto
Os agregados constituem um componente importante no concreto, contribuindo
com cerca de 80% do peso e 20% do custo de concreto. Suas características
apresentam larga gama de variação, o que os leva, na tecnologia do
concreto, a ser submetidos a constantes estudos e a controle de qualidade
tanto antes quanto durante a execução da obra. Devem ser excluídos os
agregados provenientes de rochas macias de baixa resistência à compressão,
ou que contenham impurezas, tais como: gesso, argila, matéria orgânica ou
inorgânica (folhas, raízes, plásticos).
3. SAIBRO
No Brasil utilizam-se solos contendo fração argila (saibros), na composição
de argamassa de assentamento e de revestimento de elementos de alvenaria,
com o objetivo de substituir a cal das argamassas mistas tradicionais.
Esses solos são adicionados com o propósito de plastificar a argamassa,
propiciando a trabalhabilidade desejada.
Os saibros podem se apresentar em cores variadas como branco, amarelo,
vermelho.
Contudo, o uso do saibro nas argamassas têm prejudicado uma série de
propriedades importantes dadas pela cal, como: retenção de água (de
amassamento), durabilidade e menor retração. Propriedades essas, que
enquadram as argamassas mistas (cimento, cal e areia) como os materiais
mais eficientes para fabricação de argamassas.
O uso do saibro quando utilizado de forma racional (pequenas quantidades)
pode trazer resultados satisfatórios, mas quando utilizado de forma
indiscriminada, sem critérios técnicos pode trazer problemas muito sérios
como fissuração (trincas), pulverulência ("esfarelamento") e falta de
aderência (descolamento), manchas provocadas por contaminação de carvão,
raízes.
Sempre que for possível evitar o uso do saibro, pois cada material possui
um comportamento diferente, sendo difícil determinar qual é a quantidade
que não irá provocar trincas, "esfarelamento" do revestimento, manchas.
CIMENTO
Cimento é o aglomerante hidráulico (dissolve em água mas depois de
endurecido não pode mais ser amolecido com água), é produzido através da
moagem da rocha calcário adicionado com argila e posteriormente queimados
em altas temperaturas (acima de 1200 oC), sendo o cimento capaz de
endurecer tanto no ar como na água.
O cimento, ao entrar em contato com a água, desenvolve uma série de reações
químicas formando produtos hidratados (microscópicos), responsáveis por
contribuir fortemente com a resistência do concreto e da argamassa.
Tipos de Cimento:
Atualmente no Brasil encontram-se normalizados pela ABNT- Associação
Brasileira de Normas Técnicas os seguintes tipos de cimento:
Cimento Portland Comum – CP I, CP I - S => é o cimento que não
contém nenhum tipo de material adicionado, do tipo escória, filer,
cinza volante, contudo não é facilmente encontrado no mercado;
Cimento Portland de Alta Resistência Inicial – CP V => trata-se de um
cimento muito fino, que ao entrar em contado com água, rapidamente tem
a capacidade de endurecer;
Cimento Portland de Alto-forno – CP III => é o cimento que possui
mais um elemento adicionado na sua composição, a escória de alto-
forno, produto obtido durante a fabricação do aço, trata-se de um
rejeito que contamina a natureza se lançado no ar, o CP III pode ser
utilizados na fabricação dos concretos de barragens, mas também tem
seu uso na construção de prédios, pontes, casas;
Cimento Portland Pozolânico – CP IV => é um tipo de cimento que
também possui outros materiais adicionados na sua composição, o CP IV
contem a cinza volante que é um rejeito obtido em usinas termelétricas
(geração de energia elétrica), o CP IV também é bastante utilizado na
fabricação dos concretos de barragens;
Cimento Portland Composto – CP II – E, CP II-Z, CP II - F => esse
tipo de cimento é basicamente o encontrado na região de Goiás, podendo
ter adições, o mais comum é o CP II – F, que possui adição de pó de
pedra (Filer).
Figura 3.1 – Aspecto do cimento.
4.1 Pega e Endurecimento
O cimento misturado com a água começa a perder a plasticidade (facilidade
de misturar) e adquirir resistência, após um certo tempo. A pega é o
período compreendido do momento entre o início da perda da plasticidade da
mistura e o seu endurecimento.
O tempo que decorre desde a adição de água até o início da perda de
plasticidade, ou seja início do endurecimento é chamado tempo de início de
pega. Denomina-se como fim de pega a situação em que a pasta está
totalmente endurecida como um bloco rígido. É preciso pois, que se
conheçam esses dois instantes: o início e o fim de pega. Sabe-se que
influem sobre o tempo de pega: o teor de água, a composição química, a
finura, a temperatura e o grau de umidade do cimento.
O teor de água usado para formar a pasta tem grande influência sobre o
tempo de pega, quanto mais elevada a porcentagem de água de uma argamassa
de cimento mais demorada será a pega.
A pega será mais rápida para cimentos de finura maior, para temperaturas
mais elevadas e para menor umidade do ar. Com relação à temperatura, quanto
mais próxima de 0 °C mais lenta será a pega; e, abaixo de –1°C, as reações
não se realizam. Não ocorre a pega.
4.2 Resistência do Cimento
Imediatamente após o início da pega o cimento começa a adquirir resistência
mecânica, mas essa resistência só é vista após o fim da pega. A resistência
do cimento aumenta gradativamente, rapidamente no início, e tanto mais
lentamente quanto mais afastado da hidratação.
4.3 Armazenamento e Validade do Cimento
O cimento merece atenção durante o transporte e armazenamento, geralmente
comercializado em sacos de papel de 50 kg, não deve ser recebido rasgado ou
molhado, para estocagem é necessário que os sacos de cimento fiquem em
local seco sobre estrados de aproximadamente 20 cm acima do chão. Os
estrados podem ser montados com tijolos ou madeira. As pilhas de cimento
não devem conter mais que 10 sacos.
Caso o cimento entre em contato com água antes de sua utilização, serão
formados torrões de cimento hidratado e sua função como aglomerante será
perdida, podendo não serão obtidos os resultados esperados.
Outro aspecto importante para garantir a função do cimento, trata-se de
observar o tempo de estocagem, o tempo máximo deverá ser de três meses,
para utilizá-lo após três meses, deverão ser efetuados testes para
verificar sua eficiência. Com o passar do tempo a umidade do ar penetra
através dos sacos e poderá hidratá-lo, logo o motivo para que sua estocagem
seja breve.
CAL
Cal é um pó seco e branco obtido pela calcinação de rochas calcárias, não
sendo adicionada a argila, como na composição do cimento.
A cal quando submetida ao processo de hidratação, ou seja, contato com
água, passa a receber o nome de cal hidratada e apresenta vantagens em
relação a cal virgem (não manteve contato com água após a queima da
fabricação), como por exemplo: facilidade de manuseio, transporte e
armazenamento.
Durante o processo de hidratação ou extinção altas temperaturas podem ser
geradas, inclusive com aumento de volume do material, o processo pode ser
perigoso, pois poderão ocorrer explosões, devendo portanto, o processo ser
executado por profissional experiente e em local
adequado e seguro. Atualmente não se tem feito uso da cal virgem na região
de Goiânia, sendo adquirido a cal hidratada em sacos de 50 kg, como o
cimento.
É importante ressaltar que o armazenamento da cal segue as mesmas
recomendações exigidas pelo cimento.
A cal hidratada pode ser dividida em três tipos, encontrados no mercado:
1. CH-I – cal hidratada especial, mais pura, livre de impurezas, de preço
mais elevado;
2. CH-II – cal hidratada comum, possui um nível de impurezas maior que a
CH-I;
3. CH – III – cal hidratada comum com carbonatos, tipo de cal que
apresenta mais impurezas, por exemplo: grãos de cal virgem que em
contato com água podem expandir e danificar o revestimento.
O esquema simplificado da fabricação da cal está representado na Figura
5.1.
Figura 5.1 – Processo de fabricação da cal.
Figura 5.2 – Aspecto físico da cal
GESSO
O gesso apresenta propriedades extremamente atraentes para a construção
civil, principalmente para a produção de revestimentos. Pode ser empregado
sob forma de pasta, argamassa ou chapas,
tanto para paredes como para tetos (não podem ter função estrutural –
resistir a esforços) e é um material fácil de cortar, perfurar, pregar ou
aparafusar.
A construção civil no Brasil já utiliza a pasta de gesso em acabamentos
substituindo o tradicional sistema chapisco/emboço/reboco de argamassa de
cimento. Este tipo de revestimento pode ser aplicado diretamente em
qualquer substrato (base de tijolo comum, tijolo de concreto), apresentando
diversas vantagens para o caso de revestimento:
Moldagem fácil da pasta fresca devido a sua consistência adequada,
endurecimento rápido que dispensa tratamento para aceleração e diminui o
prazo de execução do acabamento final. Os revestimentos de argamassa de
cimento necessitam de no mínimo 30 dias de espera para aplicação do
acabamento, por exemplo, massa corrida enquanto que revestimentos de
gesso liso só precisam de uma semana;
Considerável economia de tempo e dinheiro, pois são descartadas as
fases de chapisco e reboco;
Ótimo acabamento superficial que garante economia ou dispensa a
aplicação de massa corrida.
Existem também algumas limitações quanto ao uso do gesso, como pode ser
verificado abaixo:
Comportamento pouco estável quando em presença de água devido sua alta
solubilidade – dissolve em água (principalmente em ambientes molhados e
externos);
Necessidade de profissionais qualificados;
Reduzido tempo de pega da pasta, que gera um curto período disponível
para aplicação do revestimento (tempo útil), acarretando perda de
material, tornando a obra suja e com significativa quantidade de
entulho.
Figura 6.1 – Aspecto do gesso.
7. ADITIVO
Atualmente os aditivos são largamente empregados no preparo de concretos,
argamassas e caldas de cimento. Podem, até mesmo ser considerados como o
quarto componente do concreto, além da água, do cimento e dos agregados.
Em países altamente desenvolvidos quase 80% dos concretos são fabricados
com aditivo, visando maior qualidade, economia e racionalização da
produção. Essa grande aceitação faz com que os aditivos, sejam pesquisados
e aperfeiçoados constantemente.
Aditivos são produtos empregados na elaboração de concretos, argamassas e
caldas de cimento para modificar certas propriedades do material no estado
fresco ou endurecido.É um material, além da água, agregados, cimentos, o
aditivo deverá ser adicionado na betoneira após a colocação de todos os
outros ingredientes do concreto.
Podem ser encontrados no mercado, aditivos com algumas funções específicas,
dentre elas podemos citar:
Aditivo plastificante;
Aditivo retardador de pega;
Aditivo acelerador de pega;
Aditivo plastificante retardador de pega;
Aditivo plastificante acelerador de pega;
Aditivo incorporador de ar;
Aditivo superplastificante;
Aditivo superplastificante retardador de pega;
Aditivo superplastificante acelerador de pega.
-----------------------
Mineração
(Matéria Prima: Calcário)
Britagem
Calcinação
(Temperatura de 900 a 1200 oC)
Cal Virgem
Moagem
Hidratação
Cal Hidratada
Moagem
Ensacamento
15
14
16
17
Rocha
Britador
Rocha britada (redução do tamanho)
Areia artificial
Brita
Composição desejada
Composições não desejadas
-----------------------
FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.
DEPARTAMENTO DE APOIO E CONTROLE TÉCNICO - DCT.C
APOSTILA DO CURSO DE CONSTRUÇÃO CIVIL
