agregados minerais propiedades aplicabilidade ocorrencias

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Agregados Minerais Para Construção Civil: Areia, Brita e Cascalho

Descrição: Este documento contém informações sobre as principais características físicas e químicas desse grupo de minerais, suas aplicabilidades e formas de ocorrência.

Palavras-chave: composição química, propriedades óticas, cor, dureza, clivagem, densidade, cor, brilho, diversidades mineralógicas, usos, ocorrências.

1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS DOS AGREGADOS 2. APLICABILIDADE DOS AGREGADOS 3. OCORRÊNCIAS DOS AGREGADOS

Os agregados para indústria da construção civil são os insumos mais consumidos no mundo. Dessa forma, os agregados são matérias granulares, sem e volume definidos, de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia civil. Podem ser classificados levando-se em conta a origem, a densidade e o tamanho dos fragmentos.

Com relação à origem, podem ser chamados de naturais e artificiais. Naturais são os materiais que forem extraídos em sua forma fragmentar, sendo está, a forma que se encontra do material na sua área fonte. Como exemplo de agregados naturais tem: areia e cascalho. Artificiais são os materiais que são extraídos em forma de blocos e precisam passar por processos de fragmentação, como a brita e areia britada.

Considerando a densidade, existem agregados leves (pedra-pomes, vermiculita...); agregados normais (brita, areia, cascalho...); agregados pesados (barita, magnetita...).

Quanto ao tamanho dos fragmentos, tem-se: agregados miúdos, os materiais com diâmetro mínimo superior de 4,8mm até diâmetro máximo de 0,075mm, especificada pela norma ABNT NBR 7211. Como exemplo de agregado miúdo tem: areias de origem natural, encontrada como fragmentos, ou resultante de britagem. Defini-se ainda agregado graúdo, ou pedregulho, os materiais com diâmetro mínimo de 4,8mm e máximo de 152mm, especificada pela mesma norma citada anteriormente. Como exemplo de agregados graúdos tem: cascalho e brita.

Levando em conta esse conceitos, é possível deduzir que os agregados são obtidos em rochas cristalinas ou depósitos naturais sedimentares. As propriedades físicas e químicas dos agregados e as misturas ligantes são essenciais para a vida das estruturas (obras) em que são usados. São inúmeros os casos de falência de estruturas em que é possível chegar-se a conclusão que a causa foi à seleção e o uso inadequado dos agregados.

A exploração destes materiais em sua área fonte (pedreira, depósito sedimentar) depende basicamente de três fatores: a qualidade do material, o volume de material útil e o transporte, ou seja, a localização geográfica da jazida.

Estes materiais agregados são utilizados principalmente para confecção de concreto, blocos para revestimento de edifícios, proteção de taludes de barragens, pedra britada para os leitos de ferrovias, aeroportos e rodovias, blocos para calçamento de ruas, avenidas, em indústria de cerâmica, de vidro, etc.

1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS DOS AGREGADOS AREIAS

Areia é uma substância natural, proveniente da desagregação de rochas; possui granulometria variando entre 0,05 e 5 milímetros pelas normas da ABNT. Praticamente, todas as rochas são passiveis de resultar em areias pela desagregação mecânica. São porém mais favoráveis aquelas com altos teores de quartzo, uma vez que esse mineral restará como resíduo, após a decomposição física e/ou química.

As areias são constituídas principalmente por quartzo, um mineral de formula geral SiO, amplamente distribuído na crosta terrestre, constituindo aproximadamente 12% dela.

Dependendo da granulometria e grau de pureza, as areias têm empregos específicos. Aquelas de baixo teor de ferro são usadas na fabricação de vidros e na indústria cerâmica e refratária. As areias com alta concentração de sílica se usam na siderurgia, para confecção de ligas ferro-silício. As areias mais grosseiras e com maior impureza se utilizam na construção civil e as mais finas como abrasivos.

1. VARIAÇÕES: os materiais mais comuns são areias quartzosas e pó de pedra granítico ou calcário (cerca de 20% de britagem).

2. PROPRIEDADES: • Mineralogia, Alteração e Impurezas:

- minerais essenciais: devem ter resistência. mecânica, durabilidade, reagirem bem com o cimento e serem abundantes na natureza

- substancias deletérias (especialmente para concreto): torrões de argila, siltito e particulas friáveis (1 a 3%; material pulverulento (1%); minerais de fácil decomposição: óxidos, sulfetos e micas, fragmentos ferromagnesianos, feldspato; minerais que regem mal com o cimento; calcedônia, pirita, gipsita, minerais alcalinos; matéria orgânica (0,5 a 1%), salinidade (sais solúveis)

•Granulometria, forma e Textura

- boa distribuição granulométrica e formas arredondadas determinam baixa porosidade, menor consumo de cimento, melhores características mecânicas e durabilidade do concreto, maior fluidez e economicidade.

- textura superficial áspera melhora a aderência do cimento

3. CONSIDERAÇÕES GERAIS: A areia pertence ao grupo dos Agregados para construção civil (areia, brita e cascalho) que ocupam 1º lugar em quantidade e 2º em valor no mundo. Os baixos preços unitários resultam da relação entre limites de distancia de distribuição (uso local) e larga distribuição de pequenos empreendimentos. Na produção e comercio predominam o improviso e a informalidade.

Referência: ALECRIM, José Duarte (2002). Recursos minerais do Estado de Minas Gerais. Belo Horizonte: METAMIG. CHIOSSI, Nivaldo José (1979). Geologia aplicada à Engenharia; 2ª ed.; págs. 103 – 110. OLIVEIRA, A. M. S.; BRITO, S. N. A (2002). Geologia de Engenharia, 1ª ed., 3ª reimpressão, São Paulo. Pág. 331. http://www.dnpm.gov.br/portal/assets/galeriaDocumento/BalancoMineral2001/agregados.pdf

Material classificado como agregado de origem artificial, de tamanho graúdo. Tendo como área fonte as pedreiras, que exploram rochas cristalinas com solos pouco espessos de cobertura, no estado físico sem muita alteração, de preferência aquela contendo rochas quartzo – feldspáticas como os granitos, gnaisses. Porém, às vezes, rochas como o basalto e calcários microcristalinos, também são explorados para essa finalidade.

A textura da rocha fonte deve ser coesa e não muito grossa, com baixa porosidade, ausência de plano de fraqueza ou estrutura isotrópica,. Não é recomendável utilizar rochas xistosas, com acamamento, foliações finas, micro fraturas.

A produção de agregados para a construção civil está disseminada por todo território nacional. O número de empresas que produzem pedra britada é da ordem de 250, a maioria de controle familiar. Estas empresas geram cerca de 15.0 empregos diretos; 60% produzem menos de 200.0 toneladas/ano; 30%, entre 200.0 toneladas/ano e 500.0 toneladas/ano; e 10%, mais do que 500.0 toneladas/ano. Cerca de 2.0 empresas se dedicam à extração de areia, na grande maioria, pequenas empresas familiares, gerando cerca de 45.0 empregos diretos. Destas, 60% produzem menos de 100.0 toneladas/ano; 35%, entre 100.0 toneladas ano e 300.0 toneladas/ano; e 5%, mais do que 300.0 toneladas/ano.

A participação dos tipos de rocha utilizadas na produção de brita é a seguinte: granito e gnaisse – 85%; calcário e dolomito – 10%; e basalto e diabásio – 5%. O Estado de São Paulo responde por cerca de 30% da produção nacional. Outros importantes estados produtores são Minas Gerais (12%), Rio de Janeiro (9%), Paraná (7%), Rio Grande do Sul (6%) e Santa Catarina (4%).

Quanto aos minerais, devem-se evitar rochas que predominem os minerais deletérios: micas (especialmente biotita e clorita, em percentagem superior a 20%), assim como, os óxidos, sulfetos e carbonatos em grãos grossos. É preferível rochas com ausência de minerais desagregados ou em decomposição (feldspato, micas e máficos).

A forma e superfície do grão também exercem influência. Portanto, formas arredondadas e superfícies lisas reduzem a porosidade entre os grãos e facilitam a fluidez do concreto. Formas angulosas e superfícies rugosas facilitam a aderência do cimento.

As normas técnicas (NBR) são: agregado para concreto (7211), apreciação petrográfica (7389), amostragem (7216), forma (7809), pedra e agregados naturais (7225), alterabilidade (12696/7).

Os tamanhos de britas são classificados pela ABNT NBR 7525, como: Nº 1 – 4,8 a 12,5mm Nº 2 – 12,5 a 25mm

Referências: CHIOSSI, Nivaldo José (1979). Geologia aplicada à Engenharia; 2ª ed.; p. 103 – 110. OLIVEIRA, A. M. S. e BRITO, S. N. A. (2002). Geologia de Engenharia, 1ª ed., 3ª reimpressão, São Paulo. p. 331. http://www.dnpm.gov.br/portal/assets/galeriaDocumento/BalancoMineral2001/agregados.pdf

O cascalho é a denominação genética de seixos, originários de fragmentos de rochas preexistentes e se enquadram numa faixa granulométrica, variável de 2 a 256mm de diâmetro, segundo as subdivisões de Wentworth. É definido como depósito, nível ou acumulação de fragmentos de rochas e/ou minerais mais grossos do que areia, principalmente com tamanho de seixos. É um agregado de origem natural e tamanho graúdo.

O cascalho pertence ao grupo dos Agregados para construção civil (areia, brita e cascalho) que ocupam 1º lugar em quantidade e 2º em valor no mundo. Os baixos preços unitários resultam da relação entre limites de distancia de distribuição (uso local) e larga distribuição de pequenos empreendimentos. Na produção e comercio predominam o improviso e a informalidade.

Referência: ALECRIM, José Duarte (1982). Recursos minerais do Estado de Minas Gerais. Belo Horizonte: METAMIG. CHIOSSI, Nivaldo José (1979). Geologia aplicada à Engenharia; 2ª ed.; 1979; págs. 103 – 110. OLIVEIRA, A. M. S. e Brito, S. N. A (2002). Geologia de Engenharia, 1ª ed., 3ª reimpressão. São Paulo, p. 331. http://www.dnpm.gov.br/portal/assets/galeriaDocumento/BalancoMineral2001/agregados.pdf

2. APLICABILIDADE DOS AGREGADOS

A areia pode ser usada em concreto, argamassa de assentamento e revestimento, pavimentação asfáltica, em filtros, lastro e permeabilização de vias e pátios.

“As chamadas areias lavadas, possuem granulometria mais grossa e por isso são usadas na elaboração de argamassas para estruturas” (NASCIMENTO, 1997).

Os filtros normalmente são construídos com areia limpa. Tem a função de permitir a passagem da água e impedir a passagem de partículas finas do solo. Alguns possuem areia, pedrisco e brita. É também usada nos chamados filtros "sandwich", ou seja, uma seqüência de areia, pedrisco, brita, pedrisco, areia. Pelas suas funções, o filtro normalmente está na parte interna de uma obra e portanto fica mais protegido do intemperismo.

O material do filtro é solicitado por: a) atrito, abrasão e impacto, na fase de execução, e à compressão, conforme a sua posição num enrocamento ou aterro maior; b) possíveis reações químicas. Com águas naturais, pode haver dissolução se a rocha usada for calcário, mármore, gipsita ou outra sedimentar com cimento de carbonato ou de gipsita. Poderá haver intemperização se este filtro ficar exposto ao tempo e não saturado. Cimentação do filtro de barragem por óxidos de ferro será estudada no capítulo sobre barragens.

As propriedades exigidas da rocha são: resistência à compressão (dependendo da posição do filtro), resistência à abrasão (de pouca importância), insolubilidade. Os ensaios recomendados são: análise petrográfica; resistência à compressão e à abrasão, dependendo da posição.

São poucas, e não muito conhecidas, as especificações que regem os agregados utilizados na confecção de filtros. A American Water Works Association apresenta especificações bastante rígidas e criteriosas para agregados a serem utilizados em filtros de barragens para abastecimento de água. Tais especificações são, às vezes, adotadas no Brasil.

4 Areia = material natural com dimensões que variam entre 0,075 e 2,0 m, classificada como grossa se maior que 1,2 m, média se ficar entre este valor e 0,42 m, fina se for menor que este último valor. A norma reguladora é a ABNT - NBR 6502.

Referência: ALECRIM, José Duarte (1982). Recursos minerais do Estado de Minas Gerais. Belo Horizonte: METAMIG. CHIOSSI, Nivaldo José (1979). Geologia aplicada à Engenharia; 2ª ed.; 1979; págs. 103 – 110. MACIEL FO. C. L. (1994) Introdução à Geologia de Engenharia. Ed. da UFSM, Brasília,CPRM, p71-72. NASCIMENTO, J. M. A Indústria Mineral de Sergipe. Dissert. Mestrado. UNICAMP, 117p. OLIVEIRA, A. M. S.; BRITO, S. N. A. (2002). Geologia de Engenharia, 1ª ed., 3ª reimpressão. São Paulo, p. 331. http://www.dnpm.gov.br/portal/assets/galeriaDocumento/BalancoMineral2001/agregados.pdf

A brita(*) é destinada para o setor da construção civil com aplicações na fabricação de concreto, revestimento de leito de estradas de terra, de ferrovias, barramentos, etc.

A brita constitui o maior volume do concreto com o qual se realizam inúmeras obras de engenharia. As funções da brita no concreto são: a) contribuir com grãos capazes de resistir aos esforços solicitantes, b) resistir ao desgaste à ação de intempéries; c) reduzir as variações de volume de qualquer natureza; d) contribuir para a redução do custo do concreto.

As solicitações a que a rocha usada para a produção de brita fica submetida são: atrito e impacto durante a preparação do concreto; compressão e tração solidariamente à estrutura do concreto; possível reação com álcalis do cimento; ação do intemperismo, como expansão e contração térmica; ação química da água da chuva e das águas agressivas.

As propriedades exigidas da rocha da brita são: resistência à compressão simples, à tração, ao desgaste (pouco importante), não reatividade, resistência ao intemperismo, trabalhabilidade.

Os ensaios recomendados são: compressão axial; tração; análise petrográfica para minerais reativos ou ensaio de reatividade; forma; análise das impurezas (torrões de argila, materiais carbonosos, material pulverulento, impurezas orgânicas, presença de mica, presença de sulfato); avaliação da alteração e alterabilidade.

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