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Silte e pó de pedra
Estes materiais cujas dimensões estão entre 2 a 60 µm, são mais grossos e portanto
não são tão perniciosos como a argila, pois não interferem no crescimento e colagem
dos cristais do cimento hidratado, podendo mesmo, por vezes, desempenhar um papel
de certa importância corrigindo a granulometria do agregado ou até da pasta de cimento.
O maior inconveniente das partículas muito finas é diminuir a resistência ao
desgaste, sobretudo por abrasão.
Para determinação do teor em agregados muito finos e matérias solúveis contidas
nos agregados, segue-se a técnica descrita na norma portuguesa NP 86, "INERTES
PARA ARGAMASSAS E BETÕES. Teor em inertes muito finos e matérias solúveis".
O ensaio consiste em secar a amostra a 105oC e pesá-la. Em seguida coloca-se esta
dentro de água e agita-se vigorosamente de modo a conseguir obter uma suspensão do
agregado mais fino; depois, por decantação e peneiração através do peneiro com malha
de 75 µm de abertura todo o material com dimensões inferiores a esta, pode-se separar.
Para proteger o peneiro da acção das partículas maiores coloca-se em cima deste um
peneiro mais grosso, como o de 2,38 mm. Repetem-se estas lavagens até a água de
lavagem sair limpa e depois a amostra é novamente seca a 105oC e pesada. A diferença
de massa relativamente à inicial da amostra, dá a percentagem de teor em agregados
muito finos e solúveis.
Segundo a especificação do LNEC E 373, "INERTES PARA ARGAMASSAS E
BETÕES. Características e verificação da conformidade" os valores a satisfazer são:
Areia natural Areia britada Godo Brita
≤ 3.0 % ≤ 10.0 % ≤ 2.0 % ≤ 3.0 %
3.9.5 – Partículas individualizadas de resistência baixa (moles), leves e friáveis
Estas são as partículas que, pelas suas propriedades físicas alteram a integridade ou
a resistência do betão, não só devido ao facto de a sua resistência ser inferior à da
85
argamassa, mas também à possibilidade de alterações volumétricas excessivas por
embebição, secagem ou congelação da água no seu interior.
Partículas xistosas, de baixa densidade, inclusões macias, como grumos de argila,
madeira, linhite, carvão, etc., podem conduzir à formação de crateras ou de
desagregações locais, sob a forma de fissuração ou escamação do betão. A madeira,
linhite e carvão podem expandir-se por absorção e contrair-se bastante por secagem
agravando os defeitos apontados.
Partículas moles
Em relação às partículas moles o procedimento a seguir para a determinação da sua
percentagem é referido na especificação do LNEC E 222, "AGREGADOS.
Determinação do teor em partículas moles", que se baseia na dureza à riscagem de cada
partícula com uma vareta de latão.
Segundo a especificação do LNEC E 373, "INERTES PARA ARGAMASSAS E
BETÕES. Características e critérios de conformidade" o valor da percentagem de
partículas moles, quer para um godo quer para uma brita não pode ultrapassar 5%.
Partículas leves
A quantidade de materiais leves pode ser determinada por flutuação num líquido
com densidade conveniente. O procedimento do ensaio vem descrito na NP 953,
"INERTES PARA ARGAMASSAS E BETÕES. Determinação do teor em partículas
leves". O ensaio consiste em considerar a areia e agregado grosso, em separado e com
as suas partículas saturadas com superfície seca. O agregado é então colocado num
líquido separador de densidade definida e retiradas as partículas que flutuam. Estas são
então secas e a sua massa comparada com a massa inicial do agregado.
Segundo a especificação do LNEC E 373, "INERTES PARA ARGAMASSAS E
BETÕES. Características e verificação da conformidade", a quantidade de partículas
leves deve ser:
Inferior a 1% no caso da areia e
Inferior a 0,25% no caso de godo ou brita.
86
Estes valores não se aplicam aos agregados leves.
Este ensaio também é exigido quando o betão está sujeito a ambientes em que a
temperatura pode atingir, com frequência, valores inferiores a –5oC ou se pretendem
obter betões com elevada resistência à penetração de cloretos.
Partículas friáveis
As partículas friáveis são aquelas que não resistem a ciclos gelo/degelo e segundo a
norma portuguesa NP 1380, "INERTES PARA ARGAMASSAS E BETÕES.
Determinação do teor de partículas friáveis" o procedimento consiste em, depois de
eliminar por lavagem as partículas muito finas e solúveis do agregado, desagregar as
partículas friáveis por acção manual e determinar por peneiração a variação da
granulometria do agregado.
Segundo a especificação do LNEC E 373 "INERTES PARA ARGAMASSAS E
BETÕES. Características e verificação da conformidade" os valores a satisfazer de
partículas friáveis no agregado, devem ser os seguintes:
Areia Godo ou brita
≤ 1,0% ≤ 0,25%
3.10 – Ensaios sobre agregados
Antes de se proceder aos ensaios dos agregados há que realizar a sua amostragem.
Os resultados obtidos referem-se, evidentemente, apenas à amostra observada, mas
como é necessário generalizá-los e aplicá-los a todo o agregado que a amostra
representa, esta tem de ser representativa do conjunto.
No capítulo 5 são referidos processos de obtenção de uma amostra representativa a
partir de um lote ou pilha de agregado, assim como processos para reduzir o tamanho de
uma amostra.
Em relação aos ensaios referidos nos pontos anteriores, apresenta-se no quadro
seguinte (Quadro 14) transcrito da especificação do LNEC E 373, "INERTES PARA
ARGAMASSAS E BETÕES. Características e verificação da conformidade" os valores
a satisfazer:
87
Quadro 14 – Características e verificação da conformidade dos agregados (E 373, 1993).
Características Documento normativo
Valor a satisfazer
NP 1040 ≥ 50 MPa
NP 1039 ≤ 45%
- resistência à compressão ou - resistência ao esmagamento ou - desgaste Los Angeles(2)
E 237
≤ 50%
Resistência mecânica (1) dos inertes grossos medida através de
- desagregação pelo sulfato de sódio ou de magnésio(3)
NP 1378 SO4Na: perdas peso<10% SO4Mg: perdas peso<15% ao fim de 5 ciclos de ensaio
Absorção de água (1) e massa volúmica
- de inertes grossos - de areias
NP 581 NP 954
absorção ≤ 5,0 % absorção ≤ 5,0%
- de matéria orgânica NP 85 não prejudicial - de partículas muito finas e matéria solúvel
NP 86 areia natural ≤ 3,0% areia britada ≤ 10,0% godo ≤ 2,0% brita ≤ 3,0%
- de partículas de argila E 196 ≤ 2,0% de massa do ligante - de partículas friáveis NP 1380 areia ≤ 1,0%
godo ou brita ≤ 0,25% - de partículas moles E 222 godo ou brita ≤ 5,0%
Quantidade de partículas ou matérias prejudiciais
- de partículas leves (1) (3) NP 953 areias ≤ 0,5% godos ou britas ≤ 1,0%
Indice volumétrico E 223 godo ≥ 0,12 brita ≥ 0,15
Processo absorciométrico E 159 negativo Proc. da barra de argamassa NP 1381 extensão ≤1,0×10-3 ao fim de
6 meses
Reactividade potencial com os álcalis do cimento
Análise petrográfica (4) E 415 negativo Reactividade com os sulfatos (5) E 251 Provetes de argamassa:
-ausência de fendilhamento - extensão <0,5×10-3
Provetes de rocha: - extensão <1,0×10-3 ao fim de 6 meses
Teor de cloretos E 253 (6) Teor em sulfuretos NP 2107 Teor de sulfatos NP 2106 Teor de álcalis NP 1382
(7)
Análise granulométrica NP 1379 (8) Baridade NP 955 (9) Teor de água total NP 956
NP 957 (10)
(1) Os valores exigidos por estas características não se aplicam aos inertes leves. (2) O desgaste Los Angeles não é em princípio significativo para inertes calcários. (3) Os ensaios de desagregação pelo sulfato de sódio ou de magnésio e de quantificação das
partículas leves são exigidas quando o betão está sujeito a ambientes em que a temperatura
88
pode atingir, com frequência, valores inferiores a –5oC ou se pretendem obter betões de elevada resistência à penetração de cloretos.
(4) Na Especificação LNEC E 415 indicam-se os minerais e rochas com formas de sílica potencialmente reactivas ou fornecedoras de álcalis (Quadros 11 e 12).
(5) O ensaio de reactividade com os sulfatos é exigido quando os betões ficam em contacto com a água do mar ou com águas ou solos que contenham sulfatos com teores iguais ou superiores aos da água do mar e quando os inertes exibem feldspatos.
(6) O teor de cloretos dos inertes deve ser somado ao teor de cloretos dos outros constituintes do betão de forma que o teor por massa de cimento seja inferior a 1%, 0,4% e 0,2% no caso do betão simples, armado e pré-esforçado, respectivamente.
(7) O teor de sulfuretos, sulfatos e álcalis dos inertes deve ser somado aos correspondentes teores determinados nos outros componentes do betão (com excepção do cimento) e o valor final não deve exceder as seguintes percentagens referidas à massa do cimento ou à massa do cimento e das adições:
Cimento Sulfuretos
(expresso em S) Sulfatos
(expresso em SO3) Álcalis*
(expresso em Na2O)Tipo I 0,2 0,5 0,6 Tipo II 0,0 0,5 0,6 Tipo III 0,0 1,0 - Tipo IV 0,2 2,0 -
* Esta determinação será dispensável se os inertes satisfizerem as exigências no que respeita à
reactividade potencial com os álcalis do cimento.
(8) A classificação dos inertes em classes granulométricas é feita na Especificação LNEC E 355. (9) A baridade é usada para definir ou controlar a composição do betão. (10) O teor de água é usado para corrigir, quando necessário, a água de amassadura.
3.11 - Determinações necessárias para o cálculo da composição do betão
Para aplicação dos métodos de composição do betão, que se referem à
determinação das quantidades dos componentes em peso por unidade de volume de
betão, em geral, em quilogramas por metro cúbico, é necessário conhecer determinadas
propriedades dos agregados tais como:
- massa volúmica das partículas;
- baridade e
- teor de água.
89
3.11.1 – Massa volúmica e Absorção
A massa volúmica de um agregado refere-se às partículas individuais e de acordo
com o tipo de agregados, as partículas podem ser densas e impermeáveis, mais ou
menos porosas ou o agregado pode ser constituído por misturas dos dois tipos. Cada
partícula ainda pode conter vacúolos ou poros, uns inteiramente fechados e isolados do
exterior e/ou outros ligados entre si e ao exterior (rede porosa).
A pasta de cimento não pode penetrar até grande profundidade nem mesmo nos
poros de menor abertura da superfície, devido à sua viscosidade e à dimensão das
partículas de cimento, mas apenas nos poros maiores, enquanto que a água tem acesso
mais fácil ao interior, sendo a quantidade e a velocidade com que ela penetra na
partícula dependente da dimensão, continuidade e volume dos poros. Quando se calcula
o volume das partículas numa massa de betão deve ter-se este facto em consideração.
Portanto, o volume sólido duma partícula é definido por uma membrana que
corresponde à configuração principal da periferia.
Como se sabe, a massa volúmica absoluta do material que constitui a partícula do
agregado à temperatura t, é a relação entre a massa do material sólido no vácuo e a
massa de um volume igual de água completamente livre de gás, à temperatura t. Para
eliminar o efeito dos poros impermeáveis é necessário reduzir o agregado a pó. O
método de determinação é laborioso e muito sensível; não é usado na tecnologia do
betão, pois esta definição de massa volúmica não tem aqui interesse.
Ao estudar a composição do betão não se deve considerar o agregado seco, pois
nesta condição os poros em contacto com o exterior por meio dos capilares, absorverão
a água da pasta do cimento, não contribuindo para as suas reacções de hidratação,
alterando ao mesmo tempo a trabalhabilidade no decorrer dos primeiros instantes.
Portanto, o agregado deve estar saturado de água, para evitar este fenómeno, e é nesta
90
condição de saturado, mas sem água na sua superfície (com a sua superfície seca),
que deve entrar na composição do betão: neste estado nem aumenta a água da
amassadura nem a absorve.
Logo, se as partículas do agregado estão saturadas e têm a superfície seca, o
quociente da sua massa pela soma dos seus volumes exteriores é a massa volúmica do
agregado saturado com a superfície seca (Coutinho, 1987).
Agregados grossos (brita e godo)
A determinação da massa volúmica de um agregado grosso está normalizada na
NP 581 (1969) “ INERTES PARA ARGAMASSAS E BETÕES. Determinação das
massas volúmicas e da absorção de água de britas e godos”, num ensaio em que se
determinam a absorção e diferentes massas volúmicas.
O provete (cerca de 5kg), depois de ser lavado para retirar a sujidade superficial, é
mergulhado em água 24 horas à temperatura ambiente, anotando-se a temperatura da
água.
Retira-se o provete da água e limpam-se superficialmente as partículas com um
pano para evitar a perda de água absorvida.
Coloca-se o provete num cesto cilíndrico de rede metálico de malha quadrada,
abertura 4,76 mm e pesa-se (P1). Este cesto deve ser pesado inicialmente no ar (Car) e
mergulhado em água (Cágua). Em seguida mergulha-se o cesto na água - Figura 43, e
pesa-se novamente (P2).
91
Figura 43 - Determinação da massa volúmica de um agregado grosso (ACI E1-78, 1978).
Seca-se então o provete numa estufa entre 105ºC e 110ºC, até massa constante
(P3). Considerando que:
m1 é a massa do provete com as partículas saturadas, isto é, a massa do provete
saturado e do cesto, deduzida da massa do cesto no ar:
m1 = P1 - Car
m2 é a massa do provete imerso, isto é, a massa do provete e do cesto imerso em
água, deduzida da massa do cesto imerso em água:
m2 = P2 - Cágua
m3 é a massa do provete seco, isto é, a massa do provete seco e do cesto deduzida
da massa do cesto no ar:
m3 = P3 - Car
92
md = volume deslocado, medido em massa de água, correspondente ao do material considerando os poros acessíveis à água = m1-m2 md’= volume deslocado, medido em massa de água, correspondente ao do material sem os poros acessíveis à água = m3-m2
Sendo ρ a massa volúmica da água à temperatura do ensaio, que se considera
até 20ºC → 1000 kg/m3,
20ºC a 30ºC → 997 kg/m3,
então os valores que interessam calcular são:
1. MASSA VOLÚMICA DO MATERIAL IMPERMEÁVEL DAS
PARTÍCULAS, em kg/m3:
ρ×− 23
3
mmm
Este valor é a relação entre a massa do material seco e o volume do material
apenas incluindo o dos poros nos quais a água não penetrou ao fim do tempo de imersão
(m3-m2). Em geral este valor não tem interesse na tecnologia do betão.
m2
93
2. MASSA VOLÚMICA DAS PARTÍCULAS SECAS, em kg/m3:
ρ×− 21
3
mmm
Este valor é a relação entre a massa do material seco e o volume exterior das
partículas (volume do material considerando o dos seus poros, m1-m2) e também é
pouco utilizado na tecnologia do betão.
1. MASSA VOLÚMICA DAS PARTÍCULAS SATURADAS com a
superfície seca, em kg/m3:
ρ×− 21
1
mmm
Este valor é a relação entre a massa do material saturado com a superfície seca e o
volume exterior das partículas (volume do material considerando o dos seus poros, m1-
m2). É este valor que é geralmente utilizado na tecnologia do betão, pois, nos
estaleiros, o agregado encontra-se num estado intermédio entre o seco e o saturado,
mas quase sempre mais próximo do saturado.
O ensaio anterior permite ainda definir a :
2. ABSORÇÃO DE ÁGUA, expressa em percentagem, referida à massa do
agregado, dada por
(%)1003
31 ×−m
mm
Segundo a especificação do LNEC "E 373. INERTES PARA ARGAMASSAS E
BETÕES. Características e verificação de conformidade", o valor da absorção de água
de um agregado grosso terá de ser menor ou igual a 5,0%.
Areias
No caso das areias não se adopta o método acima descrito, pois não é possível
secar a superfície das partículas, uma a uma. Além disso o cesto de rede também não é
utilizável, e tem de se usar o método do frasco.
94
O procedimento encontra-se descrito na norma NP-954, 1973 "INERTES PARA
ARGAMASSAS E BETÕES. Determinação das massas volúmicas e da absorção de
água das areias".
A amostra de areia é saturada por imersão em água, durante 24 ± 4 horas, em
camada delgada, e agitação frequente para desprender as bolhas de ar. Em seguida seca-
se a superfície das partículas de areia, dispondo-as em camada pouco espessa e
sujeitando-as a um aquecimento lento, de preferência por meio de uma corrente suave
de ar quente. Quando se observa mudança de cor das partículas coloca-se a areia num
molde troncocónico sem fundo (de 89 mm de base maior, 38 mm de base menor e 74
mm de altura), compactando de determinado modo e se ao desmoldar o provete ainda
mantém a forma prossegue-se com o processo de secagem. (Se se der o caso de não se
obter uma moldagem firme devido a secagem excessiva, asperge-se com água e remexe-
se, moldando-se novamente até obter uma moldagem firme, prosseguindo-se então
com a secagem).
Considere-se que a areia se encontra saturada com a superfície seca quando,
após moldagens sucessivas, se obtiver a primeira moldagem que se deforme.
Toma-se então para provete cerca de 500 g da amostra que se pesa (m1) e
introduz-se num balão graduado e enche-se com água, pesando o conjunto (m2).
Figura 44 - Colocação de areia com partículas saturadas sem água superficial dentro do balão para determinação da massa volúmica (ACI E1-78, 1978).
Seca-se a amostra na estufa a 105-110oC até massa constante (m3) e pesa-se o
balão cheio com água (m4). Partindo portanto dos valores determinados, isto é, de:
m1 massa do provete com as partículas saturadas sem água superficial m2 massa do balão com o provete e água m3 massa do provete seco m4 massa do balão com água :
95
m1 - provete com as particulas saturadas sem água superficial.
m2 - recipiente com o provete e água até ao traço de referência.
m4 - recipiente com água até ao traço de referência.
m3 - provete seco.
Então é possível calcular os valores seguintes:
1. MASSA VOLÚMICA DO MATERIAL IMPERMEÁVEL DAS
PARTÍCULAS em g/cm3:
243
3mmm
m−+
md’+ m2 = m3+ m4
⇓
md’= m3 + m4 − m2
96
2. MASSA VOLÚMICA DAS PARTÍCULAS SECAS, em g/cm3:
241
3mmm
m−+
3. MASSA VOLÚMICA DAS PARTÍCULAS SATURADAS com superfície
seca, em g/cm3:
241
1mmm
m−+
Este valor corresponde ao que é geralmente usado na tecnologia do betão.
md + m2 = m1 + m4 ⇒ md = m1 + m4 − m2
4. ABSORÇÃO DE ÁGUA, expressa em percentagem e referida à massa do
agregado:
(%)100m
mm
3
31 ×−
97
Segundo a especificação do LNEC "E 373. INERTES PARA ARGAMASSAS E
BETÕES. Características e verificação da conformidade" o valor da absorção assim
calculado para uma areia terá de ser menor ou igual a 5,0%.
3.11.2 - Baridade
Como visto anteriormente a baridade é a massa por unidade de volume aparente
em que este volume aparente engloba os espaços entre as partículas e entre estas e o
recipiente onde está contido.
A massa volúmica que se definiu anteriormente, refere-se ao volume de uma
partícula individual e, no conjunto do agregado, à soma dos volumes das partículas.
Como, fisicamente, não é possível arranjar estas partículas de modo que não haja vazios
entre elas, este número não serve para determinar o volume do agregado para uma
amassadura, por exemplo. Efectivamente, quando se mede um volume de uma classe de
agregado é necessário conhecer a massa do volume do agregado que enche uma
medida ou recipiente com um volume unitário – a baridade, que se usa para
converter massas de agregado em volume de agregado e vice versa.
Volumereal das
partículasVr
Volume dorecipienteVolumeaparente
Va
M
Massa Volúmica γ=M/Vr
Baridade δ=M/Va
98
A baridade de um dado agregado depende do modo como as suas partículas estão
arranjadas no recipiente, isto é, do seu grau de compactação, da percentagem com que
ocorrem as diversas dimensões das partículas (granulometria) e ainda da forma destas,
como já referido. Efectivamente, se as partículas tiverem dimensões uniformes podem
ser arranjadas de determinada maneira, mas adicionando partículas de menores
dimensões aos vazios existentes entre elas, a baridade aumentará bastante.
Assim no ensaio para determinação experimental da baridade, necessária para
definir ou controlar a composição do betão que vem descrito no NP-955 – "Inertes para
argamassas e betões. Determinação da baridade", tem de se especificar o grau de
compacidade que se vai considerar: a baridade é determinada com o material colocado
no recipiente, com o mínimo de energia (baridade do agregado sem apiloamento) ou
com uma energia determinada (apiloamento com um varão apropriado e com número de
pancadas função do volume, dadas com determinada energia).
As medidas que se usam são:
3 lt. para agregado com D < 12,5 mm
10 lt. para agregado com D = 19,0 ou 25,0 mm
15 lt. para agregado com D = 37,5 mm
30 lt. para agregado com D = 50,0 mm; 75,0 mm ou 100 mm.
Sendo D a máxima dimensão do agregado.
As medidas devem ser cilíndricas e as suas dimensões devem estar de acordo com
os valores referidos na norma NP-955.
O valor da baridade pode ser obtido a partir do agregados seco na estufa a 105oC-
110oC (até massa constante) sendo as determinações necessárias:
m1 - a massa do recipiente em kg
m2 - a massa do recipiente cheio com o agregado, em kg
V - a capacidade do recipiente, em dm3.
99
Portanto o valor da baridade do agregado seco será igual a :
312 m/kg1000V
mm×
−
Também pode ser conveniente determinar a baridade com determinado teor de
água sendo o procedimento equivalente ao descrito anteriormente com excepção da
operação de secagem e evitando-se, durante a manipulação, a variação do seu teor de
água, cujo valor terá de ser determinado e referido com o resultado obtido para a
baridade. De facto a baridade é muito afectada pela humidade que o agregado contém-
Figura 45 .
Figura 45 – Variação da baridade com a humidade, grau de compactação e D
(Coutinho, 1988).
Baridade
Curva granulométrica
D-Máxima dimensão do agregado
Forma das partículas
Grau de compactação
Humidade
100
3.11.3 - Humidade e Teor de água
Qualquer agregado, mas sobretudo a areia, quando exposto em ambiente natural
conserva ou adquire uma grande quantidade de humidade, mantendo-a por longos
períodos, excepto à superfície do depósito ou pilha de armazenamento. Esta humidade
aderente à superfície das partículas deve ser tomada em conta quando se estuda a
composição do betão, pois há que a deduzir à quantidade de água total necessária ao
fabrico de betão.
Assim define-se:
Humidade ou Teor de humidade ou Teor em água superficial como a razão,
expressa em percentagem, entre a água aderente à superfície das partículas e a massa do
agregado seco.
Teor total de água do agregado é a soma da absorção com o teor de humidade.
TEOR DE ÁGUA TOTAL = ABSORÇÃO + HUMIDADE
O teor de humidade varia com o tempo e de ponto para ponto do depósito, pelo
que deve ser determinado frequentemente no estaleiro, durante o fabrico do betão, para
o que têm sido propostos grande número de métodos. Tais métodos deverão ser
precisos, rápidos e simples, já existindo, por exemplo, métodos que utilizam
equipamentos eléctricos que fornecem leituras instantâneas ou contínuas, mas com uma
precisão ainda relativamente reduzida exigindo uma calibração frequente. Outros tipos
de equipamento que utilizam certo tipo de ondas, já são precisos e estáveis mas muito
dispendiosos.
Por exemplo no caso de agregados grossos o procedimento a seguir para
determinação dos teores em água está descrito na norma portuguesa "NP 956 –
INERTES PARA ARGAMASSAS E BETÕES. Determinação dos teores em água total
e superficial" e consiste em começar por pesar o provete (m1) cuja massa mínima
depende da máxima dimensão do agregado. Em seguida o provete é seco a 105oC –
110oC até massa constante e pesado (m2). Determina-se então:
101
Teor em água total, em %, referido à massa do agregado seco:
1002
21 ×−m
mm
Teor em água superficial, ou Humidade, em %, referido à massa do agregado
seco:
am
mm−×
− 1002
21
em que a é a absorção do agregado, determinada como visto anteriormente, pela
norma NP 581, no caso de britas e godos.
No caso de areia o procedimento com as respectivas expressões a calcular para
determinação do Teor em água superficial, ou Humidade, em %, da areia, vem
descrito na norma portuguesa "NP-957 – INERTES PARA ARGAMASSAS E
BETÕES. Determinação do teor em água superficial de areias".
Como exemplo, no caso de agregados lavados e expostos ao ar, indicam-se no
Quadro 15 ordens de grandeza da variação da humidade com a sua dimensão, quando
mantidos nas mesmas condições.
Quadro 15 - Exemplo da humidade média que os agregados usados na região de
Lisboa podem conter (adaptado de Coutinho, 1988)
Classe do agregados
Módulo de finura Humidade %
Areia natural
Areia britada
Brita 10/2,5
Brita 25/12,5
Brita 40/20
Brita 50/25
2,8
2,8
6,0
7,1
7,9
8,2
4 a 5
6 a 8
1,5 a 4
0,8 a 2,5
0,1 a 1,5
0,1 a 1,0
102
3.11.4 – Correcção da água de amassadura devido à humidade do agregados.
A presença de humidade no agregados leva à necessidade de corrigir a
composição do betão. A quantidade de água de amassadura prevista terá de ser
diminuída da massa de água livre no agregado, isto é, a humidade.
Refere-se, aliás, que segundo a norma portuguesa NP ENV 206, 1993,
“BETÃO.Comportamento, produção, colocação e critérios de conformidade” no ponto
3.21, página 13, a DOSAGEM EFECTIVA DE ÁGUA é definida como “a soma da
água de amassadura com a água presente na superfície dos agregados e nos adjuvantes e
adições (e eventualmente com a água resultante do gelo adicionado ou do aquecimento
a vapor)”.
No caso de areia, o problema torna-se mais complexo pois verifica-se o fenómeno
do empolamento (bulking). O empolamento corresponde ao aumento de volume de
uma dada massa de areia, causado pela película de água que se interpõe entre as
partículas, afastando-as.
0 5 10 15 20
0
10
20
30
40
areia média
areia fina
Aum
ento
de
volu
me
(%)
Humidade (% em peso)
areia grossa
Figura 46 - Empolamento de areia em função da humidade (Bertolini e Pedeferri, 1995).
No caso de as medições para a amassadura serem feitas EM TERMOS DE
VOLUME o fenómeno do empolamento tem como consequência a obtenção de uma
massa menor de areia, do que a prevista para o agregado sem humidade, dentro de um
103
recipiente de medida. Neste caso, se o empolamento não for considerado, a amassadura
com deficiência de areia, aparece áspera e sem plasticidade, podendo o betão começar a
segregar e ficar com ninhos de pedras. O melhor meio para ter este facto em conta
consiste em medir a baridade (δ) da areia no instante em que se determina a humidade
(H). Sendo m a massa do agregado que entra na amassadura, o volume de areia que se
deve introduzir é:
δ
)100
1( HmV
+=
Sendo a baridade, δ, o quociente da massa de areia húmida pelo volume do
recipiente de medida (Bertolini e Pedeferri, 1995; Coutinho, 1978; Neville, 1995).
4. OBTENÇÃO DE AGREGADOS A PARTIR DA PEDREIRA
4.1 - Introdução
Na fase inicial de prospecção de agregados é importante considerar todas as suas
propriedades de modo a prever o seu comportamento no betão.
Quando se conhece bem uma região, por exemplo, os arredores de cidades, em
geral os conhecimentos e experiência já adquiridos e sobre o solo permitem encontrar as
pedreiras com os melhores materiais dessa área.
As grandes obras, tais como barragens, estradas etc., são normalmente construídas
em locais ainda relativamente desconhecidos. Dessa forma, um plano eficiente de
prospecção é da máxima importância, e, ainda na fase de anteprojecto de uma grande
obra, o engenheiro deve ser ouvido a respeito da possibilidade de utilização dos
materiais da região, para o fim a que se destinam. Existe um grande número de obras
onde, após ter sido iniciada a sua construção e já com grandes investimentos realizados,
se verificou uma total impossibilidade de execução de betão com os materiais locais,
assim como o fabrico do betão com materiais transportados de outras regiões, tornando
o empreendimento inviável – foram, assim, abandonadas, muitas obras com grandes
prejuízos.
104
A fase inicial de prospecção deve sempre contar com um geólogo experiente, que
deverá orientar os seus estudos tendo em vista a finalidade básica da exploração dos
materiais isto é a produção dum betão com as qualidades mínimas desejadas.
A prospecção pode ter diferente orientações e profundidades, dependendo da
quantidade de material de que se necessite, da localização da obra, do conhecimento da
região, da maior ou menor facilidade de acesso às possíveis pedreiras, enfim, da
situação particular de cada caso. Mesmo após terem sido encontradas pedreiras
convenientes, é necessário o estudo das possibilidades de exploração, não só do ponto
de vista físico, como legal. Muitas vezes, a expropriação de determinadas zonas, a
compra de terrenos, restrições de desflorestação, etc, enfim uma série de problemas de
ordem legal, podem tornar antieconómica a exploração de uma pedreira.
Entre os elementos com que se deve contar numa primeira aproximação do
problema estão:
- os levantamentos aerofotogramétricos,
- mapas geológicos da região,
- dados de ensaios geofísicos,
- sondagens,
ou seja, todos os documentos que possam estar disponíveis. Tais elementos muitas
vezes já existem nos diversos órgãos oficiais.
Após uma primeira aproximação do problema baseada em tais informações, é
importante a caracterização das pedreiras através da recolha de amostras dos respectivos
materiais, os quais, enviados ao laboratório, são submetidos a vários ensaios.
No caso de existirem diversas opções dever-se-á escolher a pedreira que mais
interesse do ponto de vista económico, isto é, que acarreta um maior índice
benefício/custo, considerando as questões relacionadas com o impacte ambiental.
O processamento necessário para transformar o material de uma determinada
pedreira em agregado de qualidade satisfatória para o uso em betão, pode ser simples ou
complexo, dependente de uma série de factores. É praticamente impossível, numa só
105
operação obter todos os agregados necessários ao fabrico de betão e assim o material
deverá passar sucessivamente por diversos equipamentos em geral britadores, seguido
de granuladores. A escolha do equipamento e do layout das instalações de britagem e
crivagem é um elemento da máxima importância para a obtenção do agregado
conveniente, a custos mais reduzidos.
Actualmente, encontram-se no mercado instalações completas para o
processamento de agregados onde as diferentes unidades ficam acondicionadas em
conjunto, formando um bloco único, que podem até ser móveis como se mostra um
exemplo na Figura 47. Entretanto, é necessário que se verifique a conveniência da
utilização de cada dessas unidades, para o caso em estudo.
Figura 47 – Central de agregados móvel.
As fábricas de processamento de agregados designadas por centrais de
agregados são geralmente projectadas para as condições específicas do estaleiro e
organizadas em inúmeras variedades de possíveis soluções. Entre as considerações
importantes a serem levadas em conta no estudo do layout de uma central de agregados
para betão, podemos mencionar:
106
- abastecimento de água –deve estar disponível uma boa fonte de abastecimento
de água. É necessário um estudo preciso da quantidade de água a ser usada,
especialmente se os agregados a serem explorados contem grande quantidade de finos
ou de impurezas; existem casos em que a água pode ser dispensável numa instalação
deste tipo, mas são muito raros.
- energia – deve-se analisar a possibilidade de comprar ou instalar a necessária
central de energia eléctrica.
- transporte – entre os diversos pontos da central de britagem, ou entre esta e o
ponto de consumo (em geral, a central de betão), deve ser estudado o tipo de transporte
mais económico;
- áreas de armazenamento – a necessidade de maiores ou menores quantidades de
material está ligada às operações da obra. Numa obra em que as betonagens são de
carácter contínuo, o equipamento de processamento pode ser dimensionado para
trabalhar ininterruptamente, produzindo-se assim grandes stocks suficientes para
garantir as betonagens. Entretanto, em determinados casos, essa solução poderá não ser
aplicável pela falta de espaço para os devidos "stocks".
As áreas de armazenamento devem ser muito bem estudadas, já que as operações
de transporte do material conduzem, geralmente, à deterioração do mesmo
(contaminação e modificação na granulometria). Além disso, a depender das condições
impostas pela obra, devem ser estudadas as necessidades de drenagem e cobertura.
Muita atenção deve ser dada ao modo de lançamento do material em função da situação
da área de armazenamento (Figuras 58 e 59).
- localização da instalação em relação aos restantes pontos da obra – é
importante a análise do problema que envolve os diversos transportes a serem
utilizados, pois, muitas vezes, a boa localização da central de britagem poderá reduzir
consideravelmente o custo dessas operações.
- impacte ambiental – é importante a análise deste problema por especialistas na
matéria, na medida em que a instalação de uma pedreira implica transformações com
repercussões mais ou menos importantes a nível ecológico e em termos de impacte
visual.
107
4.2 - Da pedreira ao agregado
As operações por que passará o material desde a pedreira até estar em condições
de utilização em betão são apresentadas a seguir:
Extracção da rocha
Taqueio
Transporte
Fragmentação
Crivagem
Lavagem
Armazenamento.
4.2.1 - Extracção da rocha
Esta operação é efectuada por detonações (pegas), martelos mecânicos, etc. a
depender da situação da pedreira. É sempre conveniente obter-se um plano de
exploração da pedreira com um engenheiro de minas ou geólogo especialista de modo a
evitar o risco de contaminação do material ou, por exemplo, deslizamentos, pondo em
risco a segurança e tornando muitas vezes a extracção anti-económica. Na fase de
escolha da pedreira é preciso tomar em consideração as operações de extracção e
verificar as possíveis interferências das detonações com povoações vizinhas e mesmo
com a própria obra. Cita-se o exemplo de uma pedreira localizada a 200 m da obra
(parecendo à priori uma pedreira muito económica) que entretanto não podia ser
explorada simultaneamente com a execução da betonagem de determinadas peças
delgadas da estrutura pelo facto das ondas de choque porem em risco a integridade da
própria estrutura.
4.2.2 - Taqueio
Após a extracção dos blocos da pedreira poderá ser necessário reduzir o tamanho
dos blocos de dimensões superiores ás da abertura de admissão do britador primário.
Esta operação poderá ser realizada por detonações (fogachos), com martelos
demolidores hidráulicos, com martelos pneumáticos ou por meios mecânicos como o
"drop ball" que consiste em deixar cair sobre o material a fragmentar uma bola grande
108
de aço( por ex. de 5 toneladas de peso) com o auxílio de um guindaste ou através da
utilização de uma carregadora frontal (front shovel) de mandíbula accionada
hidraulicamente. Estes dois últimos processos referidos são, em geral mais económicos
do que os processos que exigem mais mão de obra.
4.2.3 - Transporte
Após as operações de extracção e fragmentação, o material é transportado ao
alimentador do britador primário. A escolha do tipo de transporte deve ser bem estudado
tendo em vista as condições particulares do local e a grande variedade de meios
disponíveis. No caso do britador primário ser fixo o transporte é geralmente feito com
“dumper” mas se se tratar de um britador primário móvel a alimentação é feita
directamente com pá escavadora. Este tipo de primário móvel é apenas utilizado para
caudais relativamente reduzidos (por ex. 250 t / hora)
4.2.4 - Fragmentação
Ao instalar uma central de exploração de agregados é muito importante a escolha
criteriosa do equipamento de fragmentação. Deve ser tomado em consideração os tipos
de britadores e granuladores em função do "produto acabado" que se pretende, no caso
presente "agregados para o fabrico de betões". Como a forma das partículas do agregado
é um elemento essencial para a obtenção de um betão económico, este parâmetro
constituirá um dos importantes a ser considerado. Ora um material de determinada
pedreira produzirá agregado com partículas de formas diferentes de acordo com o tipo
de britadores e granuladores usados.
Em geral é instalada uma britador primário e uma britador secundário e
nalguns casos ainda um granulador que funcionará para a produção de agregados mais
finos (areia).
É grande a variedade de tipos e tamanhos de equipamento para fragmentação que
existe no mercado. Assim a selecção deve ser efectuada por um técnico experiente que
possa analisar, à priori, o comportamento do material de acordo com o tipo de
equipamento e também devem ser realizados ensaios prévios com o material em causa
109
fazendo-o passar por britadores e granuladores diferentes e verificando qual o
equipamento que conduz ao melhor agregado, no final do processamento.
Um factor de grande importância nessa fase é a granulometria obtida. Certos
materiais tem a tendência a produzir partículas com sensivelmente a mesma dimensão
quando são utilizados equipamentos inadequados e, nesse caso, não é obtido material
correspondente a uma dada fracção granulométrica podendo este facto prejudicar
enormemente o betão produzido com esse agregado.
Em linhas gerais, podemos classificar os equipamentos de fragmentação da seguinte
forma:
tipo Blake Britador-triturador Britadores
de Maxilas
Cónicos
Equipamento
de
Fragmentação
Granuladores
Cónicos
Impactores
Eixo horizontal-ex: de Martelos Eixo vertical-ex:(aperfeiçoado) Barmac
Moínhos Impactores
de Barras
de Bolas
Com a evolução da tecnologia os Moínhos, hoje em dia, não são praticamente
usados para produção de agregados para argamassas e betões, embora se usem, por
exemplo em lavarias para extracção de minério, na fase de moagem. Os moínhos de
Barras ou Rolos usam-se para moagem de materiais tenros como o carvão, gesso e talco.
4.2.4.1 - Britadores
Este tipo de equipamento funciona por esmagamento da rocha. Constituem os
equipamentos mais económicos e resistentes. Como vimos, existem dois tipos de
britadores, os de Maxilas e os Cónicos. Os de Maxilas ainda se podem subdividir em
110
tipo Blake, e Britadores–trituradores. Apresentam-se esquemáticamente o modo de
funcionamento de cada tipo de britador nos parágrafos seguintes.
Britador de Maxilas tipo Blake
Compõe-se essencialmente duma maxila fixa e doutra móvel que se movimentam
em torno dum eixo horizontal. A maxila (ou mandíbula) móvel aproxima-se e afasta-se
alternadamente da maxila fixa, sob acção dum excêntrico e de hastes oscilantes. O
retorno da maxila móvel é provocada por uma mola muito forte.
Dá-se o esmagamento e a pedra solta em estilhaços
descendo para uma posição mais baixa até ser de
novo apertada pelas máxilas e assim sucessivamente
até passar pela abertura inferior - Figura 48.
Figura 48 - Britador de Maxilas tipo Blake.
Britador- triturador (de Maxilas)
O excêntrico transmite directamente o seu
movimento à máxila móvel e verifica-se não apenas
movimento transversal, mas também vertical,
resultando cruzamento com estilhaçamento e ainda
escorregamento por atrito do material. Este tipo de
equipamento produz mais finos do que a britador
tipo Blake – Figura 49.
Figura 49 - Britador- triturador (de Maxilas)
111
Britador Cónico
cone
cuba
guia excêntrico
No interior duma cuba fixa revestida de placas de
desgaste existe um cone montado sobre um eixo
accionado por um excêntrico. O eixo transmite assim
ao cone movimentos de oscilação que o aproximam e
afastam da cuba. A rocha lançada na parte superior
sofre esmagamentos sucessivos até sair pela abertura
inferior. A abertura inferior é regulada por um
parafuso. A relação entre as dimensões à entrada e à
saída dos materiais é cerca de 5, semelhante à
britador de maxilas. O peso deste tipo de
equipamento é maior do que o britador de maxilas -
Figura 50.
Figura 50 - Britador Cónico.
Na Figura 51 apresenta-se um esquema de um britador cónico (Babbitless), onde o
alimentador recebe blocos da pedreira até cerca de 1,20 metros de dimensão e o britador
reduz a partículas com dimensão máxima entre 200 e 300 milímetros.
Figura 51 - Esquema de um britador cónico (Babbitless).
112
4.2.4.2 - Granuladores
Como visto anteriormente existem vários tipos de granuladores que são utilizados
para fragmentar materiais de dimensões menores do que os britadores que se podem
classificar genericamente em:
- Cónicos e
- Impactores
Estes últimos ainda podem ser, como vimos, de eixo horizontal ou vertical.
Granuladores Cónicos
Estes granuladores podem ser absolutamente equivalentes aos britadores cónicos
mas mais pequenos e o material introduzido é triturado pelo movimento pendular do
cone contra a cuba - Figura 52. Também existem granuladores em que o cone tem um
movimento giratório.
Figura 52 - Granuladores cónicos (movimento de oscilação).
Impactores
Os impactores operam segundo o princípio da fragmentação do material por
impacto. O material ao entrar num impactor recebe um impacto brusco, isto é, uma
elevada quantidade de energia que é convertida em movimento e calor, sobretudo na sua
fragmentação.
113
Os impactores, em geral, são favoráveis à produção de agregados com forma
adequada para fabrico de betão, isto é, de agregados com valores de índice volumétrico
elevados (forma arredondada) e com arestas.
Existem dois tipos de impactores conforme a posição do eixo de rotação, os
impactores de eixo horizontal, por exemplo, os impactores de Martelos e os de eixo
vertical.
Granuladores ou impactores de martelos (impactores de eixo horizontal)
Utilizável para materiais tenros e menos duros. São de velocidade elevada (1000 a
1500 r.p.m.) e funcionam por impacto. Têm um caudal elevado, permitindo facilmente
uma redução de dez para um em termos de dimensões das partículas do agregado,
possibilitando a obtenção de areia com uma só operação. Os materiais são separados à
saída conforme os tamanhos. Os produtos de alimentação poderão ter dimensão máxima
de 100 a 120 milímetros (Figura 53).
Figura 53 - Granulador de Martelos (Bauer, 1987).
Impactor de eixo vertical
Na Figura 54 apresenta-se um granulador impactor de eixo vertical, aperfeiçoado
(BARMAC) no qual existem umas câmaras onde o agregado, acelerado pelo rotor, se
114
vai fragmentando sobretudo devido aos impactos de partículas contra partículas,
resultando no final em agregado e com propriedades excelentes em termos de forma:
Este tipo de equipamento tem um custo de operação reduzido pois o desgaste do
revestimento das câmaras é baixo devido à fragmentação ser promovida principalmente
pela acção partícula contra partícula. A abertura do alimentador pode ir até cerca de 55
milímetros.
Figura 54 - Impactor de eixo vertical, aperfeiçoado (BARMAC).
115
4.2.4.3 - Transporte entre os britadores e granuladores
Em alguns casos, os equipamentos de fragmentação podem estar separados e o
factor transporte poderá ser importante. Valem, aqui, as mesmas considerações já feitas
no ponto 4.2.3, referente ao transporte.
4.2.5 – Crivagem ou Peneiração
A granulometria é o factor mais importante nas propriedades do agregado. Assim,
é necessário que, para cada composição de betão, se determine a mistura de agregados
mais adequada possível. A fase de crivagem consiste em fazer passar o material britado
por uma série de crivos ou peneiros com o objectivo de o dividir em fracções de
granulometria determinada – Figuras 55 e 56.
Figura 55 - Crivagem por vibração em declive no processamento de agregado grosso
(Lea, 1998).
116
Figura 56 - Diagrama ilustrativo da acção de crivagem horizontal (Lea, 1998).
A escolha dos crivos ou peneiros deve ser efectuada após um conhecimento
prévio da granulometria do material obtido na saída do equipamento de fragmentação.
A escolha indevida de um crivo ou peneiro poderá acarretar uma granulometria
inadequada dos agregados obtidos, dificultando, posteriormente, a obtenção de
composições económicas para o betão. Assim, é conveniente verificar, através da
granulometria do agregado saído do equipamento de fragmentação, quais serão as
percentagens de cada fracção que são obtidas para uma determinada série de crivos ou
peneiros. Somente após esse estudo deverá, então, ser escolhida a série apropriada de
crivos ou peneiros.
4.2.6. - Lavagem
É muito comum o agregado obtido pela fragmentação de rochas possuir uma
excessiva quantidade de finos, muitas vezes argila, o que prejudica consideravelmente a
sua qualidade. É usual utilizarem-se, então, lavadores de agregados, que em geral são
acoplados aos peneiros, de forma a que a água com as impurezas seja retida após o
último peneiro. Nalgumas instalações, essa água, contendo grande quantidade de finos,
é conduzida a um tanque de decantação, onde um fluxo de água provoca a separação
entre o material utilizável (areia artificial) e as impurezas. A areia artificial, mais densa
117
do que as impurezas, deposita-se no fundo, de onde é arrastada por meio de um parafuso
"sem fim", que a conduz até à área de armazenamento (Figura 57).
Figura 57– Separador de areia (Bauer, 1987).
A água penetra no lavador pelas válvulas de entrada de água (I, na Figura 57)
saindo pela parte superior (II na Figura 57) por onde arrasta o material mais leve. A
calibração do equipamento é feita através da variação do fluxo de água e da velocidade
de rotação do parafuso "sem fim". Essa regulação é fundamental para a obtenção da
areia de melhor qualidade pois permite alterar a granulometria do material, fazendo-se
variar a ajustagem do equipamento e recolhendo as correspondentes amostras do
material produzido, para ensaio.
Existem outros equipamentos para processamento de areia artificial, porém de uso
menos frequente.
118
4.2.7 - Armazenamento
Como já foi mencionado, as instalações para o armazenamento de agregados
devem ser muito bem estudadas para que se evite que as características do material
venham a ser alteradas. Assim, é comum que os agregados sejam transportados desde a
saída do equipamento de crivagem até a entrada do silo ou pilha de armazenamento por
meio de correias transportadoras. Em geral, o agregado grosso mesmo após uma boa
lavagem, apresenta ainda uma certa quantidade de pó. Este prende-se à correia
transportadora e é lançado, no retorno da mesma sobre a pilha de agregado. Assim,
forma-se nesta um ponto, onde se concentra grande quantidade de material fino,
prejudicando enormemente a homogeneidade do material. Devem ser providenciados
cuidados especiais para se evitar este problema.
Outro grande cuidado que se deve ter com o armazenamento do material diz
respeito ainda ao lançamento do mesmo no silo ou pilha. Ainda que o material seja
separado em diversos tamanhos, dentro de cada faixa há uma variação de granulometria.
Ao ser lançado de certa altura dentro do silo ou para a pilha, o agregado tende a
segregar, separando-se o material mais graúdo, que fica mais abaixo. Ora este factor
introduzirá sérios problemas na mistura do betão, que terá uma granulometria
totalmente diferente da prevista.
Muitas vezes, a colocação do agregado e nas pilhas de armazenamento é
efectuado por meio de pás mecânicas. É importante impedir que a pá mecânica entre em
contacto com o agregado já armazenado, pois poderá verificar-se contaminação
(sujidade e argila conduzidas pelas rodas) e alteração de granulometria (pressão das
rodas).
Para um eficiente armazenamento de agregado, deve ser ainda analisada a
necessidade de cobertura e drenagem dos silos ou pilhas, o que variará de caso para
caso.
As soluções, nestes casos, poderão ser a adopção de sistemas como o indicado nas
Figuras 58 e 59.
119
TREMONHA
VENTO
QUEDA LIVREQUEDA LIVREIMPEDIDA
CHICANAAGREGADO GROSSO
SEGREGAÇÃO
ARMAZENAMENTOUNIFORME
AGREGADO GROSSO
CORRECTO INCORRECTO
Figura 58 – Métodos correctos e incorrectos de armazenamento de agregado
(Concrete Technology,1977)
120
LAJE DRENANTE
PAREDE
TREMONHA
CORRECTO
RAMPA
SEGREGAÇÃO
AGREGADOMISTURADO
CONTAMINAÇÃO
INCORRECTO
Figura 59– Métodos correctos e incorrectos de armazenamento de agregado
(Concrete Technology, 1977)
(Bauer, 1987; Sampaio, 1975/76; Concrete Technology,1977; apoio de Engº João
Filipe Fernandes, Solusel, Lda.).
Refere-se finalmente que, de um modo geral, é razoável considerar que os
agregados obtidos por britagem tem uma resistência adequada de modo a cumprir o seu
papel como (principal) constituinte do betão. No entanto é possível que isto não se
aplique para betões de elevada resistência ou betões sujeitos a tensões de corte elevadas
pois, por exemplo, partículas de agregados obtidas por britagem podem apresentar
zonas superficiais microfissuradas e portanto zonas potencialmente vulneráveis
(Concrete Petrography, 1998).
121
5. AMOSTRAGEM
5.1 - Amostra representativa e plano de amostragem
Entende-se por amostra representativa uma amostra em bruto constituída por
porções de agregado obtidas do lote (de acordo com um plano de amostragem) em que é
provável que a qualidade dessa amostra corresponda à do lote.
Como se pretende que uma amostra seja representativa e como os lotes são, em
geral, heterogéneos, é necessário recolher um certo número de porções que constituirão
a amostra de forma a que esta represente as propriedades do lote. É claro que se o
processo de produção do agregado leva à sua homogeneização será apenas necessário
recolher uma porção de quantidade maior que constituirá a amostra.
Uma amostra representativa de uma remessa de agregado ou de um lote a ser
produzido ou armazenado numa central de processamento de agregados, deverá ser
constituído segundo determinadas regras referidas no plano de amostragem, onde é
referido o número de porções de agregado a serem recolhidas aleatoriamente de todo o
lote, de uma forma manual, mecânica ou automática.
O plano de amostragem deve referir o tipo de agregado a que se refere, o fim a
que se destina a amostragem e as propriedades dos agregados que virão a ser analisadas,
a identificação dos pontos de amostragem, a massa aproximada e o número de porções
de agregado a retirar do lote, o equipamento a utilizar na amostragem, os métodos de
amostragem, os métodos de redução do tamanho da amostra a utilizar e, finalmente, o
modo de identificação, de embalagem e transporte das amostras.
É importante salientar que as condições de estaleiro são muito variadas e a
composição de uma amostra que seja efectivamente representativa dependerá
essencialmente do experimentador, da sua experiência e cuidado.
A norma europeia "Tests for general properties of aggregates - Part 1: Methods
for sampling", 1996, especifica o método de se obter uma amostra representativa, assim
como métodos de redução do tamanho de uma amostra.
122
5.2 - Constituição de uma amostra em bruto
A quantidade mínima de agregado que deverá constituir a amostra em bruto deve
depender do tipo de ensaios a realizar, da dimensão do agregado e da sua baridade,
podendo-se usar a expressão de cálculo seguinte:
δ××= D6M
em que:
M - massa da amostra, em kg
D - dimensão máxima do agregado, em mm
δ - baridade (sem compactação) em 103 kg/m3.
O número de porções que constituirão a amostra em bruto deverá ser determinado
de acordo com a experiência passada em amostragem de agregados obtidos por
processos semelhantes de produção, havendo procedimentos para verificação se o
número de porções formado, foi correcto ou não (ver Anexo B, EN 932-1, 1996).
A recolha das porções de agregado para constituição de uma amostra em bruto
deve ser realizado em intervalos de tempo regulares e, de preferência, a partir de
correias transportadoras paradas ou directamente do caudal de produção do material,
não sendo recomendável proceder à amostragem em lotes já armazenados em pilhas ou
silos onde é difícil obter uma amostra representativa devido a segregação do material (o
material mais graúdo tende a localizar-se abaixo do restante).
O equipamento manual que deverá ser usado para recolha de porções será
constituído por colheres (Figura 60), pás (Figura 61), armações (Figura 62), caixas de
amostragem (Figura 63), tubos de amostragem (Figura 64) lanças de amostragem
(Figura 65), baldes e garras de amostragem.
123
w
h
l
φ w
l
Figura 60 - Exemplos de colheres utilizada na recolha de porções de agregado para
amostragem (EN 932-1, 1996).
l
w
Figura 61 - Exemplo de uma pá utilizada na recolha de porções de agregados para
amostragem (EN 932-1, 1996).
Note-se que o valor da abertura w dos equipamentos representados nas Figuras 60, e 61 não deve
ser inferior a três vezes a dimensão máxima do agregado do lote e nunca inferior a 10 milímetros (EN
932-1, 1996).
124
As colheres ou pás nunca deverão ser usadas para a recolha manual de porções de
agregado a partir de correias transportadoras em movimento.
w
Figura 62 - Exemplo de uma armação (EN 932-1, 1996).
w
l
Direcção de movimentoquando usado
Figura 63 - Exemplo de uma caixa de amostragem (EN 932-1, 1996).
Se a amostragem é feita a partir de correias transportadoras é conveniente não
começar a recolher material logo de início, sendo recomendável manter inalterável o
local de amostragem. A recolha deverá também ser feita em toda a largura da correia,
sendo aconselhável o uso de uma armação de amostragem (Figura 62).
125
Figura 64 - Exemplo de um tubo de amostragem (EN 932.1, 1996).
φ w
l
Figura 65 - Exemplo de uma lança de amostragem (EN 932-1, 1996).
No caso da recolha ser feita em ponto de descarga de agregado, para além de ser
de evitar a recolha imediata do agregado é mais prático e seguro a utilização de
equipamento mecânico. A recolha de porções deverá ser feita a meio de cada intervalo
de tempo que se obtém, dividindo o período durante a qual se deverá proceder à
amostragem, pelo número de porções a recolher. A recolha deve ser tal que abranja de
126
uma forma uniforme, toda a secção de descarga de material. Se se trata de descarga a
partir de um silo de armazenagem, a válvula de abertura deverá ser aberta o suficiente
de modo a que a descarga se faça sem segregação. Na prática esta abertura deverá ser
pelo menos três vezes o diâmetro máximo do agregado e para agregados com dimensão
mínima superior s 32 mm, a abertura do silo deverá ser pelo menos de 200 mm.
No caso do agregado se encontrar armazenado em sacos, recipientes cilíndricos ou
pequenos contentores, dever-se-á constituir a amostra em bruto pela selecção aleatória
de um certo número de recipientes. Tomar-se-ão para cada porção, cada um desses
recipientes ou, então, com a lança de amostragem (Figura 65) recolher-se-á uma porção
de cada um desses recipientes ou ainda poder-se-á reduzir o agregado de cada um dos
recipientes seleccionados, a uma porção, através de um dos métodos indicados em 5.3.
Se o agregado é movimentado em baldes transportados em correia ou em
carregadores ou ainda por garras, cada porção deverá ser constituída pelo conteúdo
integral da garra ou balde.
No caso de se pretender recolher amostras de pilhas de agregado ou de camiões
com agregado de dimensão única, as porções a recolher deverão ser aproximadamente
do mesmo tamanho e tomadas de pontos a diferentes alturas ou profundidades,
distribuídas em toda a pilha de agregado, devendo ser tomado em consideração o modo
como a pilha foi constituída, a sua forma e a possibilidade de segregação. Deverá ser
tomada uma porção do ponto inferior de cada depressão, com uma colher (Figura 60) ou
pá (Figura 61) por exemplo. Se a pilha tem forma cónica é necessário um cuidado
especial, pois é provável que se encontre segregado, sobretudo se fôr agregado grosso,
sendo aconselhável tomar as porções a partir do interior e não à superfície. É utilizado
um carregador para expor uma face de amostragem do interior da pilha e retirado um
certo número de baldes para formar uma pequena pilha de amostragem, a partir do qual
se retiram, com uma pá, um certo número de porções em posições escolhidas
aleatoriamente nessa pequena pilha de amostragem.
Se a pilha é de agregado fino, de forma cónica de base aproximadamente circular
e não apresenta segregação, dever-se-ão tomar para o terço inferior da pilha, dezanove
vezes o número de porções que se tomam para o terço superior. Para o terço central, o
127
número será sete vezes maior. Estes números são proporcionais à distribuição do
volume numa pilha cónica de agregado fino unidimensional.
4%
26%
70%
Se a pilha de agregado fino, tem forma prismática, em que a base é muito mais
longa numa direcção do que na outra e se não apresenta segregação, as quantidades
serão tais que o número de porções a retirar do terço inferior deverá ser sete vezes o do
terço superior e o número de porções a recolher do terço intermédio será três vezes o
número do terço superior. Estes números são proporcionais à distribuição volumétrica
num prisma.
11%
33%
56%
No caso de uma pilha de agregado grosso, para se decidir os locais de
amostragem, é necessário ter em conta como a pilha foi constituída e a segregação
existente, por exemplo, resultante da queda de material a partir de uma correia
transportadora. Nessa situação é necessário recolher porções de acordo com a
segregação existente, para que a amostra seja representativa de toda a pilha (EN 932-1,
1996).
128
agregado fino
26%
70%
agregado médio
agregado grosso
Figura 66 - Esquema da composição de uma pilha cónica de agregado segregado
(EN 932-1, 1996).
Após recolha das porções para constituição da amostra em bruto é necessário
identificar e acondicionar a amostra convenientemente para que seja enviada ao
laboratório para estudo.
5.3 - Métodos de redução de uma amostra
Muitas vezes é necessário reduzir a amostra em bruto, formada a partir de porções
de agregado recolhidas segundo o plano de amostragem, de modo a obter uma amostra
de tamanho adequado ao ensaio a que se destina, isto é, obter a amostra de
Laboratório.
Existem vários métodos para redução do tamanho de uma amostra:
1 - Redutor de amostras rotativo
2 - Separador (riffle-box)
3 - Método de esquartelamento
4 - Método de fraccionamento com pá
129
5.3.1 - Redutor de amostras rotativo
Este método consiste na utilização de um equipamento rotativo preparado para
separar amostras de agregado grosso ou amostras de agregado fino - Figuras 67 e 68.
Figura 67 - Redutor de amostras rotativo para agregado grosso.
Figura 68 - Redutor de amostras rotativo para agregado fino.
130
5.3.2 - Separador
Figura 69 – Separador de areia (Neville, 1995)
O separador (riffle-box), Figura 69, que
reduz a dimensão da amostra a metade, é
composto por uma caixa com divisões
verticais paralelas que descarregam
alternadamente para um ou outro lado. A
amostra é colocada sobre toda a largura do
separador e as metades separadas são
recolhidas em duas caixas colocadas uma de
cada lado do separador. O separador é
usado novamente com uma das metades
obtidas se a amostra ainda é grande demais.
Este sistema dá resultados menos variáveis
que o de esquartelamento (Neville, 1995).
5.3.3 - Método de esquartelamento
Para reduzir uma amostra grande à dimensão necessária para o ensaio, pode-se
usar o método do esquartelamento, Figura-70, tendo o cuidado de aproveitar o pó e
partículas finas de cada quarto (Coutinho, 1988). Este método consiste em misturar
muito bem a amostra e, no caso de areia, é necessário humedecê-la para que não se
verifique segregação. O agregado é então amontoado em forma de cone e depois
voltado, para formar um novo monte em cone. Esta operação repete-se duas vezes,
tendo-se o cuidado de deixar cair as partículas sobre o cume do cone, para que as
partículas se distribuam uniformemente em círculo. No final o monte em cone é
achatado e dividido em quatro partes, sendo recolhidas duas partes diagonalmente
opostas que constituem a amostra reduzida. Se esta ainda fôr grande demais repete-se
todo o processo.
O método de esquartelamento é o método recomendado pela NP 1379, "Inertes
para Argamassas e Betões. Análise Granulométrica " para redução do tamanho da
amostra a utilizar na análise granulométrica.
131
Figura 70 – Esquartelamento (Concrete Manual, 1963 )
5.3.4 - Método de fraccionamento com pá
O método de fraccionamento com pá consiste em dividir a amostra em sub-
amostras de massa aproximadamente equivalente e tomar uma (ou mais) das sub-
amostras para analisar.
Começa-se por calcular, aproximadamente, a massa (m-kg) da amostra cujo
tratamento se pretende reduzir e o número (n) de sub-amostras que se pretende obter.
Usando uma pá cuja capacidade seja, no máximo, o valor (em kg) de m/(30n), tomam-
se quantidades da amostra inicial, que se vão distribuindo sucessivamente pelas n
sub-amostras, até esgotar o agregado. Depois escolhe-se, aleatoriamente, uma ou mais
sub-amostras para constituir a amostra de laboratório.
132
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