Materiais Geológicos de Construção
Relatório Agregados 13/14
elaborado por: Zacarias Oliveira 31719 Engenharia Geológica Universidade de Aveiro
Relatório Materiais Geológicos de Construção 13/14 Agregados
Índice 1. Introdução aos Materiais geológicos de Construção ...............................................................4 2. Definição de Agregados ............................................................................................................5 3.Diferentes tipos de Agregados...................................................................................................5 3.1.Em relação à origem............................................................................................................6 Naturais .................................................................................................................................6 Artificiais ................................................................................................................................6 Reciclados ..............................................................................................................................6 Filer ........................................................................................................................................6 3.2 Em relação à geologia .........................................................................................................7 Rocha fragmentada (Brita) ....................................................................................................7 Areia e Cascalho.....................................................................................................................7 Agregados leves .....................................................................................................................7 Granulados.............................................................................................................................7 Balastros ................................................................................................................................7 4.Utilizações dos Agregados .........................................................................................................8 Brita ...........................................................................................................................................8 Betão .........................................................................................................................................9 Argamassa .................................................................................................................................9 Balastro......................................................................................................................................9 Filtros .........................................................................................................................................9 5.Ocorrências ..............................................................................................................................10 Areia / Cascalho.......................................................................................................................11 Calcário ....................................................................................................................................11 Granito.....................................................................................................................................11 6.Caracteristicas gerais ...............................................................................................................12 7.Caracteristicas Técnicas ...........................................................................................................13 7.1 Avaliação das Caracteristicas técnicas ..............................................................................14 Teste de deteriorização .......................................................................................................14 Teste de Abrasão - Los angeles ...........................................................................................15 Teste do Gelo-degelo...........................................................................................................15 2|Página
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Teste de classificação ..........................................................................................................16 Teste do peso especifico e absorção de água .....................................................................16 Contaminantes ....................................................................................................................16 Cor........................................................................................................................................16 Finos e forma do granulométrica ........................................................................................16 Outros ..................................................................................................................................16 8. Patologias comuns - Reações Álcali-Agregado (RAA) .............................................................17 Reacção álcali-silica .................................................................................................................17 Medidas preventivas ...........................................................................................................18 9. Enquadramento normativo dos agregados ............................................................................19 9.1 Normas harmonizadas ......................................................................................................19 9.2 Normas de Ensaio ..............................................................................................................20 10. Mercado Português e Mundial .............................................................................................21 11. Considerações finais .............................................................................................................24 12.Bibliografia .............................................................................................................................25
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1. Introdução aos Materiais geológicos de Construção Os materiais geológicos têm sido utilizados na construção, desde que a humanidade começou a construir, materiais como o rocha fragmentada, tijolo e cimento tem sido utilizados desde a antiguidade. Várias antigas civilizações desenvolveram técnicas de construção mais ou menos avançadas tecnologicamente, o uso de rochas ornamentais foi desenvolvido muitas vezes como uma arte. Os Romanos, por exemplo, desenvolveram um tipo de argamassa, misturando tipos de cinza vulcânica com argilas, que lhe conferiu uma elevada durabilidade, cuja receita foi perdida no tempo. E desde essa altura um cimento "romano" ou "pozzolanic", misturando cinzas vulcânicas com argila calcinada, era bastante usado como argamassa, no entanto o seu uso era bastante restrito, devido à fraca resistência que conferia. Mas, no século XIX, com o desenvolvimento do cimento Portland, o betão começou a ter resistencia necessária para a construção de pontes, estradas e edificios de qualquer tamanho, que veio como uma grande ajuda no avanço da construção civil moderna, conjuntamente com a adição de aço às estruturas de betão para lhe dar resistência, o betão armado, sendo essencial para construções como arranha céus. Nos paises menos desenvolvidos, o tijolo "fired clay bric" é dos mais importantes materiais de construção, devido à conjugação, durabilidade, consistência dimensional e baixo preço, e são utilizados nas mais diferentes tipos de construções. Os materiais de construção são relativamente comuns e de baixo preço, especialmente quando comparados com outros materiais geológicos metálicos ou nãometálicos. Na tabela em baixo, pode-se ver os tipos mais comuns de materiais geológicos de construção e as suas diferentes utilizações.
Fig 1. Sumário dos maiores recursos usados em construção
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2. Definição de Agregados O termo agregados, descreve uma grande variedade de materiais sob a mesma designação. Normalmente associa-se a rocha fragmentada (Brita), areia ou cascalho, a esta definição, pois estes representam grande parte da utilização de agregados, no entanto, há alguns resíduos (ou subprodutos) de processos industriais e ainda também materiais recicláveis, que tambem podem ser colocados debaixo desta designação. Normalmente são designados por materiais duros, "essencialmente" inertes, adquados a formarem uma massa estável pela adicção de materiais ligantes, como a ligação que se faz ao cimento dando origem a betão, por compactacção, ou simplesmente por aplicação para a construção de vias de comunicação ou para fundações. Entre os minerais industriais, os agregados são dos mais utilizados, constituindo a matéria-prima fundamental para a construção civil. Nos pavimentos de estradas por exemplo, os agregados compoem por completo a composição das bases e sub-bases, enquanto que nos pavimentos betuminosos constituem a quase totalidade. Em outros produtos como o betão, os agregados podem também conferir propriedades especiais, como por exemplo, resistência à compressão, peso e densidade, isolamento térmico e acustico.
3.Diferentes tipos de Agregados Não há um único sistema de classificação para agregados, diferindo a sua classificação de autor para autor e de país para país. Algumas baseadas na sua litologia, outras com a granulometria em vista, assim como outras, baseadas no fim que será dado aos agregados. No entanto no ambito europeu houve uma tentativa de harmonização destes critérios, com base na directiva europeia de materiais para construção. Na tabela seguinte, deixo um exemplo de uma classificação utilizada na Indústria no Reino Unido, baseado no tamanho granulométrico das particulas; Tabela 1. Classificação dos Agregados por tamanho de particula
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Relatório Materiais Geológicos de Construção 13/14 Agregados Há varias outras definições, que são alteradas dependendo do autor, ou do país, esta é a tabela usada em normas portuguesas, em relação à granulometria dos grãos do agregado.
Filer - Agregado com partículas inferior a 0.063 mm Agregado fino - Maioritariamente, particulas inferior a 4 mm Agregado grosso - Maioritariamente, particulas inferiores a 45mm Agregado de granulometria extensa - Consiste numa mistura de agregados grossos e finos Enrocamento - Consiste em blocos de grande dimensão, entre 45mm e 15toneladas
3.1.Em relação à origem Em relação à sua origem os agregados podem ser divididos em:
Naturais Agregados naturais são aqueles que são extraidos de jazidas naturais, ou seja, provêm de origem mineral, obtidos a partir da decomposição, ou desagregação dos diferentes tipos de rochas, como por exemplo, seixos que se fragmentaram naturalmente das rochas ou intertes da extracção de desassoreamento dos rios.
Artificiais Os agregados artificiais, também têm a sua origem mineral, no entanto são sujeitos a modificações termicas resultantes de processos industriais ou são o resultado de subprodutos ou resíduos de actividades industriais, como por exemplo, escórias ou argilas expandidas.
Reciclados São resultado de processamento de materiais anteriormente utilizados em outras actividades de construção. São diversificados e são-lhes exigido portanto maiores requisitos de produção. São na sua maioria resíduos de construção e demolição, agregados de betão britado, agregados reciclados de pavimentos asfálticos e outros provenientes de Resídos sólidos urbanos.
Filer São todos os agregados que as suas particulas são inferiores a 0.65 mm, que passe no peneiro n.º25, ou que 85% passe no peneiro n.º100 (0.125 mm) e ainda mais de 70% passe no peneiro n.º 200. Os filers podem ser naturais ou artificiais, de origem mineral. O filer recuperado resulta do processo de fabrico de misturas betuminos por recuperação dos finos e pode ser de origem mineral proveniente de qualquer natureza petrográfica. No mercado é usual a utilização de filer de carbonato de cálcio, de cinzas volantes, cal hidratada e filer recuperado. 6|Página
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3.2 Em relação à geologia Há duas fontes principais de agregados, as rochas fragmentadas (Brita) e depósitos de Areia e cascalho não consolidados que requerem um processamento minimo para extracção. Em relação à sua geologia, os agregados podem ser divididos em:
Rocha fragmentada (Brita) Todo o tipo de rochas "duras" pode ser transformada em brita, no entanto, a crescente exigência e especificações de materiais a serem usado em estradas e betão requerem muitas vezes uma qualidade maior no tipo de agregados usados. Normalmente são derivadas de rochas plutónicas ou rochas sedimentares.
Areia e Cascalho Depósitos não consolidados de Areia e cascalho ocorrem naturalmente, relativamente recentes e superficiais, resultantes da alteração de rochas. São usualmente depósitos aluviais em portugal mais ou menos consolidados.
Agregados leves São considerados agregados leves, os materiais com baixa densidade, minerais, rochas ou resíduos de processos fabris. São usados como carga em blocos, ou massas de revestimento. São exemplos, escória, tufo vulcânicos, diatomito, argilas expandidas, cinza volante
Granulados São designados como granulados, os materiais com uma granulometria inferior à da areia. São aplicados como materiais de revestimento, cobertura de superficies.
Balastros Balastro são rochas fragmentadas e são classificada para aplicação em construção no preenchimento de espaços, para além de porporcionar peso e volume, como por exemplo a parte superior da base que suporta os caminhos-de-ferro. 7|Página
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4.Utilizações dos Agregados A maior parte das utilizações dos agregados estão ligadas à construção, a obras públicas e privadas, e são estas que mais consomem este produto geológico.
Brita É um tipo de agregado, que pode ser considerado artificial, pois é formado da quebra ou britagem de outras rochas é isso que a distingue em modos gerais do cascalho por exemplo. A brita, representa também a maior utilização dos agregados, com mais ou menos 80% da utilização. Estes agregados tem uma das suas maiores utilizações nas bases e sub-bases no pavimento das estradas, assim como em pavimentos de passeios e patios por exemplo. Estes agregados devem ter resistência mecânica, à compressão e abrasão e possuir uma porosidade significativa e os tamanhos dos poros deve ser significativo, pois são usados como base drenante na maior parte das vezes para alem da função mecânica de resistência. Deve manter um volume constante quando submetido a factores climáticos, como humidade e degelo, a sua forma para isso é extremamente importante. A qualidade depende portanto da textura das rochas, que vão determinar as ligações intergranulares, e afectar a porosidade das rochas. Brita pode ser de efectuada de vários tipos litológicos diferentes, como já havia mencionado, por exemplo, britas de: Rochas ígneas plutónicas - grão fino/médio - Têm mais resistência à abrasão que gãos grosseiros. Rochas ricas em quartzo são mais resistentes, pelo contrário rochas com olivinas e piroxenas, são as menos resistentes. São normalmente granitos ou granodioritos. Rochas Metamórficas - são tão melhores quanto maior o grau de metemorfização, como seria de esperar, quartzitos, marmores e gnaises são bons, desde que haja um baixo conteúdo em micas e ainda pouca deformidade estrutural no quartzo. Rochas sedimentares - são tão melhores quanto menor o grau de sedimentação, e menor conteúdo em argilas. O grau de sedimentação menor vai implicar um mais baixo custo de exploração e tratamento das rochas sendo mais facilmente desagregadas. Menor conteudo em argila ou filosilicatos para diminuição das reacções Álcalis-agregados.
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Betão Normalmente uma mistura de cimento e água e agregados, sendo estes mais grosseiros ou finos dependendo do fim que irá ser dado ao betão. O agregado serve como um material de carga, químicamente "inerte". Os agregados no betão representam 60 a 80% do volume, e o tipo de agregago vai conferir determinadas caracteristicas ao betão. Os materiais no betão não devem provocar ou sofrer detriorização. Dependo do tipo de betão, há determinadas especificações consoante o fim. O agregado aqui, deve ter gamas granulométricas e composições especificas, por exemplo usando gãos mais finos implica maior utilização de cimento, logo torna a mistura mais cara.
Argamassa Sendo uma mistura de um agregado fino (normalmente a areia), com cimento ou um liganta à base de gesso. É usado em maçonaria e como cobertura de superficies. Aqui a granulometria e forma dos agregados, assim como a pureza vai influenciar em muito a qualidade da argamassa.
Balastro O balastro consistem em rocha fragmentada. São usados como sub base, dando suporte e uma base dreanante nas linhas de caminhos-de-ferro, para isso é requerido um agregado forte, angular e com uma alta resistência à abrasão. Normalmente usada a brita de granito. Sendo outra aplicação o revestimento de diferentes camadas nas paredes de uma barragem, ou ainda nos portos e obras costeiras como esporões e molhes. Devem porporcionar estabilidade e resistência à compressão depois de compactados, assim como devem ter uma gradação nas suas particulas e uma resistÊncia a forças compressivas.
Filtros Os agregados são ainda usados como filtros de drenagem em estações de tratamento de águas ou filtração de águas. Embora sejam usados em pequenas quantidades nestas obras, o sua função desempenha um papel importante, são utilizados diferentes tipos de agregados com alta qualidade para situações especificas. Têm de ser fortes, duradouros, com forma e granulometria a obedecer às condições e fim destinados. As camadas na sua generalidade terão de ter uma alta permeabilidade, estruturalmente e químicamente estáveis, duráveis e resistentes à alteração fisica e química. 9|Página
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5.Ocorrências Neste capitulo abordam-se apenas as ocorrências de agregados mais comuns, Areia e cascalho e os diferentes tipos de brita utilizados em Portugal, assim como uma análise geográfica. Em termos gerais, há uma ligação clara entre a geologia do local e as rochas que são utilizadas como agregados, visto o mercado de agregados ser bastante localizado. Então, em maneira geral, no norte/interior vamos ter uma maior predominancia de rochas plutónicas, o litoral e sul, há uma mistura de predominancia entre areia/ Cascalho e rochas carbonatadas (Calcário e Mármore). Nas ilhas é mais comum utilizar-se rochas vulcânicas. Aqui estão as zonas correspondendo com a carta geológica de Portugal. Rochas Plutónicas Areia / Cascalho & Rochas Calcárias e Mármores Rochas Vulcânicas Fig 2. Carta geológica de Portugal
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Relatório Materiais Geológicos de Construção 13/14 Agregados Nesta tabela.2 está a tabela da classificação das rochas geralmente utilizadas para agregados; Grupo
Classificação Geral
Intrusiva Ígnea
Rocha
Densidade
Los Angeles (Gama média)
Gabro
2,9
19-20
Granito
2,6
27-49
Sienito
2,7
15-27
Diorito
2,8
17-39
Extrusiva
Basalto Diabase
2,8 2,9
Out-17 13-21
Carbonatada
Dolomito Calcário
2,7 2,6
18-31 19-30
Cherte
2,5
13-22
Arenito Grauvaque Gnaisse
2,6 2,6 2,7
24-48 14-20 33-57
Xisto
2,8
26-49
Mármore
2,7
26-64
Quartzito
2,7
20-35
Serpentinito
2,3-2,6
27-60
Sedimentar Siliciosa
Foliada Metamórfica Não foliada
Areia / Cascalho Depósitos de Areia são relativamente ambudantes em portugal, especialmente nas bacias sedimentares dos rios Tejo e Sado. Na Figueira da Foz há uma exploração de areias siliciosas de origem eólica. Tem-se vindo a evitar a areia proveniente inertes nos rios devido ao impacto ambiental que é gerado nos rios. Sendo potencial a exploração de inertes na plataforma continental portuguesa. Assim como a areia artificial, resultante do esmagamento de outras rochas.
Calcário Existem em portugal diversos afloramentos de calcários, alguns do cretácio e terciário, no entanto, os mais importantes e viáveis economicamente pertencem ao jurássico. Os Afloramentos do jurássico ocorrem nas orlas mezocenozóicas ocidental e meridional, correspondendo ao litoral oeste e ao sul de portugal. Os Calcários jurássicos da arrábida são um grande centro produtor de brita para a região da grande Lisboa, assim como os calcários jurássicos do Algarve são o produto principal explorado no sul nesse distrito.
Granito Há grandes reservas de granito no norte e interior do país, da orogenia varísca. Os granitos de Penafiel e da Madalena em Gaia, abastecem o grande Porto de britas. No resto do norte, as fontes de brita proveem dos granitos ou granodioritos. No centro os granitos de Arouca / Freita, são a principal fonte de agregados. 11 | P á g i n a
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6.Caracteristicas gerais Os agregados são, como já referido, materiais essencialmente inertes, com dureza, são utilizados como carga em betão ou aplicação simples nas construções de vias de comunicação, as caracteristicas gerais dos agregados são;
Qualidade O material deve obedecer a especificações rígidas em termos de resistência mecânica e de durabilidade, de acordo com o fim que irá ser dado ao agregado. Deverá também idealmente ter uma granulometria semelhante.
Quantidade & Mercado Devido ao baixo custo, devem ser procurados depósitos que possuam grandes reservas, pelo menos para manter uma extracção de 15 a 20 anos. O material deve ter as qualidades suficientes, para suportar novas unidades extractivas e formar um mercado.
Caracteristicas mineralógicas base O material deve possuir valores de densidade, de "inercia química", de resistência à compressão e à abrasão, assim como uma uniformidade composicional e capacidade isoladora.
Transporte Os custos de transporte devem ser competitivos. Normalmente os mercados são locais, em que o custo de transporte é baixo. No entanto em agregados com qualidade mais elevadas, pode-se assumir um preço de transporte mais elevado.
Ambiente Os impactos da extracção, do tratamento e do transporte devem estar dentro dos limites impostos pela lei, como por exemplo o desassoreamento dos rios.
Legislação A unidade extractiva deve estar legalizada e controlada pelas agencias governamentais responsáveis.
Custo O preço de um agregado vai depender dos factores mencionados em cima, assim como o preço do terreno de exploração, testes perliminares (sondagens), decapagem do solo, desmonte, transporte, tratamento e armazenagem, assim como custos de ordem ambiental e de segurança ou lesgislativas. Em termos gerais, o preço de um agregado é relativamente baixo face a outros minerais industriais, o mercado é frequentemente local pois a sua ocorrência é bastante comum por todo o mundo.
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7.Caracteristicas Técnicas Há determinados procedimentos, para se poder availiar as diferentes qualidade que um determinado agregado possui, na figura seguinte, há um exemplo de um diagrama de como os dados para avaliação são colhidos, e os diferentes valores a ser calculados. No final, temos os dados geológicos e petrográficos e os dados dos testes, mecânicos, químicos e físicos.
Fig 3. Diagrama simplificado de Investigação das propriedades dos Agregados
Estas caracteristicas são diferentes para cada tipo de agregado, e é essencial a sua avaliação para determinadas aplicações dos agregados que exigem caracteristicas muito particulares. Num sector, onde cada empresa ou autor tem definições diferentes para o que é agregado ou mesmo dentro dos agregados, por exemplo a definição do que é simplesmente "areia" varia como varia o autor, torna-se assim extremamente importante ter um núcleo de definições e regras para o que é admissível e quais são as caracteristicas essenciais de determinado material para um determinado fim. Houve um esforço europeu nesse sentido de criar essas normas pela europa, que serão abordadas no capitulo 9.
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7.1 Avaliação das Caracteristicas técnicas Usa-se para a avaliação destas caracteristicas técnicas variados ensaios para verificar a compatibilidade dos materiais com os requimentos para o seu uso. Na figura em baixo podese ver um diagrama dos diferentes ensaios que são feitos ao material.
Fig 4. Diagrama de Investigação das propriedades dos Agregados
De todos os ensaios feitos, destacam-se:
Teste de deteriorização A deteriorização de uma rocha, é maioritariamente dependente da sua mineralogia, porosidade e permeabilidade. Os testes mais comuns para cálculo da deteriorização são; Teste do sulfato de sódio: (Ou sulfato de magnésio) - Onde a brita é submetida a um ciclo de imersão em solução de sulfato de sódio e posterior secagem, sendo o ciclo repetido 10 vezes. O teste do sulfato de magnésio repete o mesmo procedimento, apenas substituindo o reagente. Nos processos de imersão, o reagente penetra na superficie do agregado pelos poros que existam, durante o processo de secagem este reagente vai cristalizar, que vai gerar extrema pressão na matriz do agregado, se esta é fraca ela vai fragmentar e cair pela rede. No final dos ciclos, a amostra que fica no cesto é lavada, secada e repesada. O resultado é uma percentagem entre a diferença de peso final com a inicial. As rochas muito fracas irão desintegrar-se completamente com alguns ciclos, os resultados tendem a ser piores para granulometrias mais finas de agregados. Agregados com um resultado pior do que 25% de perda são considerados adquados para os fins mais genericos. 14 | P á g i n a
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Teste de AbrasĂŁo - Los angeles O teste mais comum para avaliação deste parâmetro ĂŠ o teste de Los Angeles. É um ensaio com algumas limitaçþes, pois ĂŠ um teste empirico. Sendo o grau de alteração e textura factores que influenciam o resultado do ensaio, podemos ter para o mesmo tipo de rocha valores diferentes. Uma amostra de agregado, com granulometria de 10 - 14 mm, com um peso de 5kg ĂŠ introduzido no cilindro do ensaio de Los Angeles, assim como bolas de aço entre 45 - 49 mm, pesando entre 4.6 - 4.8 kg. Depois a portinhola de acesso ĂŠ fechada. O cilindro irĂĄ efectuar 500 revoluçþes com um rĂĄcio de 31 Revoluçþes por minuto. ApĂłs este processo, retiram-se os restos de dentro do cilindo no tabuleiro que estĂĄ localizado no fundo da mĂĄquina de Los Angeles. As esferas sĂŁo entĂŁo Fig 5. Diagrama da MĂĄquina de Los Angeles retiradas. A amostra de agregado ĂŠ lavada e peneirada num peneiro de 1.6mm. A fracção retida no peneiro ĂŠ secada e pesada. O coeficiente calculado ĂŠ: 5,000 − đ?‘šđ?‘Žđ?‘ đ?‘ đ?‘Ž đ?‘&#x;đ?‘’đ?‘Ąđ?‘–đ?‘‘đ?‘Ž LA = 50 Um agregado com um valor inferior a 30 ĂŠ considerado resistente suficiente para ser usado como base nas estradas. No entanto, para balastros, o teste ĂŠ ligeiramente modificado, onde o numero de revoluçþes ĂŠ 1000, portanto na formula irĂĄ substituir-se os valores por 10,000 no numerado e 100 no denominador. Criticas: O teste ĂŠ um teste empirico, nĂŁo estĂĄ directamente ligado Ă performance dos agregados no campo, observaçþes de campo geralmente nĂŁo mostram uma boa relação entre os valores do ensaio de Los Angeles e a perfomance em campo. O teste poderĂĄ nĂŁo ser satisfatĂłrio para alguns tipos de agregados como escĂłria e calcĂĄrio, que tendem a ter uma alta perda no ensaio, mas no campo a sua performance ĂŠ adquada.
Teste do Gelo-degelo Sendo o procedimento bastante semelhante ao teste de deteriorização, no entanto, neste teste hå um certo numero de ciclos de congelação / descongelação. No final dos tratamentos, certos tipos de rochas desintegram-se mais facilmente, isto devido à cristalização da ågua ou do sal nos poros das rocha, ou a expansão da argila presente na rocha devido ao contacto com a ågua. 15 | P å g i n a
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Teste de classificação Dependendo do fim que irá ser dado à brita, está terá de ser mais ou menos calibrada. Em aplicações em que a brita terá um papel drenante ou filtrante, esta deve ser bem classificada (ou calibrada). No betão por exemplo, esta vai desempenhar um papel de conferir densidade, portanto dá-se prioridade a britas com uma má calibração. A brita é misturada frequentemente com a areia, para permetir o contacto do agregado com o agente aglomerante.
Teste do peso especifico e absorção de água Peso especifico é calculado com o fim de avaliar o volume sólido preenchido pelo agregado, com vista a avaliar a quantidade adquada de cimento ou asfalto que deverá ser adicionada. A absorção de água da brita é importante para se conseguir ter dados sobre quanta água deverá ser adicionada à mistura agregado e cimento. No entanto, todos os agregados a serem utilizados em misturas betuminodas devem ser secos. A Brita porosa requer mais asfalto do que a brita menos porosa ou não porosa.
Contaminantes O ensaio Azul de metileno é usado para avaliar o grau de limpeza, em termos de presença de argila. Dependendo do fim que vai ser dado aos materiais há valores admíssiveis de matéria orgânica, argila, xisto argiloso e carvão em britas.
Cor Se os agregados forem usados para decoração, a cor passa a constituir um factor bastante importante, devendo esta ser duradoura e manter-se imutável em contacto com os elementos.
Finos e forma do granulométrica O excesso de finos pode dificultar a denagem, assim como a presença de finos a revestirem os grãos do agregado pode indicar o maior custo para conseguir que os grãos fiquem interligados. A forma do grão deve ser o mais cúbica possível.
Outros Existem outros parâmetros que podem ser tidos em conta, mas são mais especificos de acordo com o tipo de agregado, por exemplo o teor em conchas, percentagem de superficies partidas ou esmagadas, baridade, resistência ao polimento ou sonnenbrand dos basaltos.
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8. Patologias comuns - Reações Álcali-Agregado (RAA) A reacção química álcali-agregado, é o nome dado à reacção entre os hidróxidos alcalinos que derivam do cimento e que reagem com o agregado no betão. Estas podem ser de vários tipos, Alcalis-Sulfato, que é menos frequente, no entanto quando ocorre são expansões mais expansivas e mais perigosas; Alcalis-carbonato, podendo ser reações expansivas ou não-expansivas; e as mais comuns Alcalis-silicato. A principal consequencia é que o betão sofre expansão e fendilhação que por seu lado aumenta o nivel de alteração.
Reacção álcali-silica Uma reação que ocorre entre formas reactivas de silica com álcalis do betão (K, Na) e ioões hidróxilo (OH-), num meio hidratado, produzindo um gel alcalino-silicatado que pode expandir, esta reacção pode ocorrrer quando existe solução alcalia suficiente, demasiada silica reactiva no agregado e ainda humidade. Há uma metodologia que é utilizada para o estudo desta reacção, dentro das normas europeias com base na analise petrográfica do agregado. A reactividade da silica depende da ordem da estrutura cristalina do mineral, sendo que quanto mais desordenada é a estrutural, mais reactivo é o mineral. A Opala, como a sua estrutura é Fig 6. Metodologia de Avaliação da reactividade potencial álcalis-silica dos agregados (LNEC E 461-2004) desorganisada é a forma de silica mais reactiva, por outro lado, o quartzo (não deformado) é dos materiais menos reactivos. A porporção de silica reactiva tem uma grande influência na expansão resultante do betão, a expansão aumenta quanto maior a porporção de silica reactiva ate a um pico máximo, que a partir do qual o aumento do conteúdo de silica reactiva vai diminuir a expansão do betão, chama-se a esse pico, pessimum. Reação alcali-silicato, há alguns autores que distinguem a reacção entre silica em geral e silicatos, nomeadamente com filosilicatos, como por exemplo clorite ou micas, no entanto o processo de reacção é o mesmo descrito em cima.
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Relatório Materiais Geológicos de Construção 13/14 Agregados Em Portugal, Verifica-se que os agregados portugueses porporcionam uma reacção lenta/retardada, sendo existem agregados que contêm quatzo deformado, que são formas de silica reactiva, não como se acreditava no passado que o quartzo era completamente inerte. Tabela 3 - Principais casos de estudo de obras afectadas pela reacção álcalis-agregado
Medidas preventivas (especificação LNEC E 461) É recomendado a utilização de agregados não reactivos aos álcalis, assim como uma redução na alcalinidade da mistura assim como adicionando alguns minerais com silica pouco reactiva. Redução da alcalinidade, utilizando um cimento com baixo teor em álcalis e controlando o teor em álcalis em todos os constituintes do betão. Minerais que podem ser adicionados, Silica de fumo (10%), escórias granuladas de alto-forno (50%), cinzas volantes (30%) 18 | P á g i n a
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9. Enquadramento normativo dos agregados Em Portugal, as entidades responsáveis pela normalização das especificações dão o LNEC e o IPQ, na Europa a responsabilidade cabe ao Comité Europeu de Normalização (Comité 154). A nível internacional as especificações que são normalmente utilizadas são da American Society for Testing and Materials (ASTM). A Directiva dos Produtos da Construção, da União Europeia, estabelece as caracteristicas para que os produtos possam ser comercializados para a função a que se destinam. Os produtos precisam de obedecer a determinados requisitos esssenciais. O Comité Europeu de Normalização (CEN), desenvolveu toda a documentação normativa necessária à verficação dos requisitos essenciais e as propriedades relevantes a calcular no ambito de agregados. Há dois tipos de normas:
9.1 Normas harmonizadas; Especificam o produto, de acordo com o seu comportamento, estabelecem as propriedades a verificar e definem a forma de classificar os agregados e orientam quanto ao controlo da qualidade para o tipo de utilização que irá ser dado aos agregados. Em várias empresas do sector são obtidas mais do que uma certificação CE para a mesma empresa poder produzir diferentes tipos de agregados, sendo que conjugação mais comum é certificação para Agregados para betão e para argamassa. Na generalidade, as normas exigem um controlo dos parametros mais importantes de acordo com o fim que irá ser dado aos agregados, e são extremamente especificas quanto aos parâmetros para cada tipo de utilização que irá ser dada ao agregado, como por exemplo os Agregados leves, para betão ou então para misturas betuminosas.
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9.2 Normas de Ensaio; Estando ligadas com as anteriores, estabelecem os procedimentos de ensaio para a determinação das propriedades dos agregados especificadas pelas normas harmonizadas. Essencialmente são ensaios que referem como se deve fazer a amostragem, e depois para avaliação das propriedades geométricas, mecânicas e fisicas, termicas e de meteorização e ainda as propriedades químicas dos agregados.
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10. Mercado Português e Mundial O mercado de agregados é bastante fragmentado, os mercados são normalmente locais. Em 2006, por exemplo, nos EUA, as 5 maiores companhias detinham apenas um share de mercado de 30% e as 10 maiores perfaziam um total de 40%. Está previsto que as vendas de agregados irá crescer cerca de 6 % anualmente no mundo, para 53,2 mil milhões de toneladas em 2017. A Ásia-Pacifico continuará a ser dominante e a região mundial a contribuir mais para este crescimento, dentro desta região a China e a índia são os maiores consumidores. A china, sozinha irá representará metade da procura total de novos agregados. A Europa ocidental e a America continuaram perder fulgor desde a crise financeira, embora se espere uma pequena retoma. A brita, como tipo de agregado, continuará a ser a mais utilizada, e a sua utilização irá aumentar, e mesmo a ganhar terreno face a outros tipos de agregados como a areia e cascalho, à medida que alguns países vêm as suas reservas de areia e cascalho diminuirem e terem de arranjar alternativas. Os materiais recicláveis, quer por via da necessidade ou do seu custo, continuam a ganhar peso no mercado. A Utilização mais comum de longe, continuará a ser a utilização como carga no betão, seguindo-se da aplicação como balastros e cobertura.
Tabela 4. Tabela sumária com a procura mundial histórica e prespectivas para os próximos anos.
Em termos de Mercado em Portugal, este foca-se em mercados localizados com predominância do uso de Granito como matéria-prima para agregados, representando 40%, seguido de 25% Areias e 25% Calcários. Na tabela seguinte podemos ver os centros de produção reconhecidos pela marcação CE destes materiais;
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Relatório Materiais Geológicos de Construção 13/14 Agregados Quadro 3. Distribuição dos centros de produção abrangidos pela natureza da matéria-prima utilizada na produção dos seus produtos
Aqui podemos verificar a litologia, da produção de agregados, sendo que a maior parte é constituida por Rochas plutónicas, com as areias/cascalho e Calcários/mármores.
Fig 7. Distribuição dos centros de produção abrangidos pela natureza litológica dos agregados produzidos.
Estes mercados são normalmente locais, logo há uma correlação entre a geologia da região e o tipo de agregados que é produzido nos centros de produção, como já havia mencionado anteriormente. No mapa seguinte podemos verificar a distribuição por região da produção de agregados preferenciais segundo o distrito, sendo de salientar que no distrito de Aveiro se encontra o único centro de produção de Argilas expandidas em Portugal.
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Fig 8. Distribuição da produção do tipo de agregados segundo o distrito
Sendo que a maior parte dos centros de produção foca-se em agregados para betão, que representa a quase totalidade. Misturas não ligadas e misturas betuminosas e argamassas são as aplicações seguintes mais utilizadas para os agregados produzidos em Portugal. Quadro 4. Distribuição dos centros de produção e produtos abrangidos pelo estudo pelos respectivos referenciais normativos
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11. Considerações finais O sector dos agregados é, sem dúvida, um sector é bastante genérico, sendo a própria definição bastante divergente dependendo do interlucutor, tornando-se o seu estudo na generalidade um pouco mais complicado ser extremamente objectivo. Na situação portuguesa, convivem normas europeias e americanas muitas vezes nos mesmos trabalhos relacionados com agregados, e por vezes as definições ficam pouco claras ao que se referem, a directiva europeia de produtos de construção veio tentar harmonizar a situação a nível europeu. A sua importancia é notória, constituem muitas vezes a base, literalmente falando por vezes, do sector de construção e em muitos países são a base da própria economia. Há também uma importancia crescente em tentar reaproveitar materiais que são produtos secundários da indústria, como agregados, tentanto ser diminuir o impacto no ambiente, dando um uso a materiais que iriam para aterro ou fonte de poluição e poupando dinheiro. Tem havido nos últimos anos uma enorme pressão no sector dos agregados para tentar acolher determinados subprodutos industriais. São materiais, muitas vezes, com uma origem litológica bastante heterogénia para os mesmos fins, sendo bastante baratos, os mercados são locais, logo tenta-se usar a rocha/mineral local mais indicada para o fim. Há uma clara correlação entre os materiais usados pelas empresas de agregados e a geologia regional. Os dados sobre o mercado português de agregados são quase inexistentes, não foi conseguido um valor da total produção de agregados em portugal. Os dados obtidos foram relativamente a um levantamento das caracterisitas dos agregados em Portugal produzido pelo INIR em 2009, cuja representatividade estatística representa cerca de 80% dos centros de produção certificados. Os agregados estão intimamente ligados ao crescimento no sector da construção. Como será de esperar, o mercado de agregados nos países desenvolvidos está perto da estagnação ou mesmo a recuar, enquanto que em países com forte crescimento económico e em desenvolvimento, há uma grande procura e é expectável que a mesma continue a aumentar. A maior região consumidora de agregados, a nível mundial é a Ásia / Pacífico, com a China a absorver grande parte da procura mundial. Em traços gerais, houve uma grande evolução histórica, desde que os agregados eram visto apenas como uma carga numa applicação, agora são avaliados com mais detalhe, julgados e qualificados cada vez mais para desempenhar uma função "mais activa", mais do que apenas fornecer apoio, cada vez mais são estudados como uma forma de conferir certas caracteristicas, prevenir problemas e como uma forma de resolver problemas de gestão de recursos e de impacto ambiental.
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12.Bibliografia Latham, J.-P (ed.) 1998. Advances in Aggregates and Armourstone Evaluation, Geological Society, London, Engineering Geology Special publications, 13. Velho, J L. 2005. Mineralogia Industrial Princípios e Aplicações. Harrison, D J & Bloodworth, A J 1991. Industrial Minerals Laboratory Manual: Construction Materials. Branco, C Fernando 2009. Levantamento das características dos Agregados produzidos em Portugal, Instituto de Infraestruturas rodoviárias IP. Price, D G - de Freitas, M (ed.) 2009, Chapter 2, Geological Materials in Engineering Geology Principles and practice. Santos, J M R 2010, Materiais Utilizados na Construção de Pavimentos rodoviários, Tese de disertação da Universidade de Aveiro Santos M B & Brito J, 2008, O panorama nacional das reacções álcalis-sílica em betões, Revista N32, 2008 Engenharia Civil Universidade do Minho Fernandes I, 2010, Agregados reactivos, Fórum de inovação e normalização do Instituto de infraestruturas rodoviárias IP. Freedonia Group, 2012, World construction Aggregates, Industry study de Freedonia group. (Não o estudo em si, mas várias fontes online que citam o referido estudo) Smith R M & Collins L, 2001, Aggregates - Sand, gravel and crushed rock aggregates for construction purposes (3rd edition), Geological society Engineering Geology special publication nº17 - The Geological society of London
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