agregados

1. Materiais aglomerantes,
agregados e adições
minerais
PROF. M.SC FELIPE JOSÉ LOSADA REIS

2. Aglomerantes
 Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, cuja principal função é formar uma
pasta que promove a união entre os grãos do agregado. São utilizados na obtenção das
argamassas e concretos, na forma da própria pasta e também na confecção de natas.
Cimento Cal

3. Aglomerantes
 As pastas são, portanto, misturas de aglomerante com água. São pouco usadas devido aos
efeitos secundários causados pela retração. Podem ser utilizadas nos rejuntamentos de
azulejos e ladrilhos.

4. Cimento Portland
 Produto constituído por silicatos aluminatos de cálcio, sem cal livre, que,
depois de hidratados, funcionam como uma cola que ligam as partículas
de agregados entre si. Seu nome decorre de sua semelhança com as
rochas encontradas na ilha de Portland (UK).

5. Como obter o cimento?
Calcário Argila
Minério
de Ferro
Clínquer
Clínquer Gesso Cimento

6. Clínquer
 O clínquer tem como matérias-primas o calcário e a argila, ambos
obtidos de jazidas em geral situadas nas proximidades das fábricas de
cimento.
 A rocha calcaria é primeiramente britada, depois moída e em seguida
misturada, em proporções adequadas, com argila moída.
 A mistura formada atravessa um forno giratório cuja temperatura interna
chega a alcançar 1450ºC.
 O intenso calor transforma a mistura em um novo material, denominado
clínquer, que se apresenta sob a forma de pelotas.
 Na saída do forno o clínquer, ainda incandescente, é bruscamente
resfriado para posteriormente ser finamente moído, transformando-se em
pó.

7. Clínquer
 O clínquer em pó tem a peculiaridade de desenvolver uma reação química em
presença de água, na qual ele, primeiramente, torna-se pastoso e, em seguida,
endurece, adquirindo elevada resistência e durabilidade. Essa característica adquirida
pelo clínquer, que faz dele um ligante hidráulico muito resistente.

8. Gesso
 O gesso tem como função básica controlar o tempo de pega, ou seja o início do endurecimento
do clínquer moído.
 Caso não se adicionasse o gesso à moagem do clínquer, o cimento, quando entrasse em contato
com a água, endureceria quase que instantaneamente, o que inviabilizaria seu uso nas obras. Por
isso a necessidade desta adição;
Gipsita (Sulfato de Cálcio)
Retardador de pega!
A quantidade adicionada é pequena:
em geral, 3% de gesso para 97% de
clÌnquer, em massa.

9. Adições minerais
 São materiais mais ou menos silicosos finamente moídos com propriedades pozolânicas
(Ensaio de Pozolanicidade), adicionados ao cimento em substituição ao clínquer ou ao
concreto em quantidades relativamente grandes, com o objetivo de modificar algumas de
suas propriedades.
 Exemplos
 Escória de alto forno
 Silica Ativa
 Metacaulim
 Cinza da casca de arroz
Tecnologia!
Economia!
Meio ambiente!

10. Função dos componentes
 CALCÁRIO e ARGILA:
 Formam o clinquer. (1t de clinquer 1,5 à 1,8 t de matéria-prima)
 ÀLCALIS (variando de 12,5 a 14,0):
 Proteção da armadura (pH > 11,50)
 GESSO ( 5%):
 Retardar o tempo de pega, inibindo suas reações químicas.

11. Processo de Produção do cimento

12. Cimento (resistência mecânica)
Principal responsável pelas propriedades mecânicas
dos concretos e das argamassas de revestimento
Teor de
cimento
Resistência de
aderência
Menos deformáveis
(maior módulo de
deformação)

13. Cimento ( FINURA )
 Cimentos mais finos tendem a ser mais reativos, podendo alcançar altas resistências
mecânicas em 3 ou 4 dias, no entanto demandam mais água aumentando e deixando um
alerta ao risco de surgimento de fissuras por retração.

14. Componente do cimento
Revisando!

15. Química no cimento
 Clinquer: 96%
 silicato tricálcico (C3S): 20 a 70%
 silicato bicálcico (C2S): 10 a 50 %
 aluminato tricálcico (C3A): 5 a 20 %
 ferro-aluminato tretracálcico (C4AF): 5 a 15%
 - cal livre: 0 a 2%
 Impurezas - magnésia: 0 a 7 %
 - álcalis: 0 a 2 %
 - outros óxidos (TiO2, P2O5, Mn2O3): 0 a 3 %
 Sulfato de Cálcio: 4% a 5% (controlar a pega dos aluminatos que é muito rápida).
Resistência
Pega

16.  C3S -Silicato tricálcio -Endurecimento
rápido, alto calor de hidratação e alta
resistência inicial, contribui para
resistência inicial do concreto
(especialmente até final do 1º mês)- (45-
60%).
 C2S -Silicato dicálcico - Endurecimento
lento, baixo calor de hidratação e contribui
para resistência principalmente a partir do
final do 1º mês - (15-30%)
 C3A - Aluminato tricálcico-Reação
rapidíssima, altíssimo calor de hidratação,
resistência muito baixa à ataque por
sulfatos, contribui para resistência inicial
(especialmente no 1º dia)- (6-12%).- É
sensível ao ataque de sulfatos.
 C4AF -Ferro Aluminato tretracálcico -
Reação muito rápida, alto calor de
hidratação, resistência desprezível, não
contribuindo para resistência. (6-8%)
Hidratação do CP

17. Resistência à Compressão
 C3S -Silicato tricálcio -Endurecimento
rápido, alto calor de hidratação e alta
resistência inicial, contribui para
resistência inicial do concreto
(especialmente até final do 1º mês)- (45-
60%).
 C2S -Silicato dicálcico - Endurecimento
lento, baixo calor de hidratação e contribui
para resistência principalmente a partir do
final do 1º mês - (15-30%)
 C3A - Aluminato tricálcico-Reação
rapidíssima, altíssimo calor de hidratação,
resistência muito baixa à ataque por
sulfatos, contribui para resistência inicial
(especialmente no 1º dia)- (6-12%).- É
sensível ao ataque de sulfatos.
 C4AF -Ferro Aluminato tretracálcico -
Reação muito rápida, alto calor de
hidratação, resistência desprezível, não
contribuindo para resistência. (6-8%)

18. Tipos de cimento
 cimento portland comum;
 cimento portland composto;
 cimento portland de alto-forno;
 cimento portland pozolanico.
 cimento portland de alta resistÍncia inicial;
 cimento portland resistente aos sulfatos;
 cimento portland branco;
 Obs1 – Todos em conformidade com normas da ABNT

19. Cimentos Portland comuns e
compostos
 CP – CP I – cimento Portland comum e sem adições (NBR 5732)
 A partir dos bons resultados dessas conquistas e surgiu no mercado brasileiro
em 1991 um novo tipo de cimento, o cimento portland composto, cuja
composição fica entre os cimentos portland comuns e os cimentos portland
com adições.
São adequados para o uso em
construções de concreto em geral
quando não há exposição a
substâncias químicas agressivas
presentes no solo (sulfatos) ou em
águas subterrâneas e não são exigidas
propriedades especiais do cimento.

20. Cimentos Portland comuns e
compostos
 CP II Z , F e E (Cimento Portland Composto com Pozolana ou Fíler ou
Escória) – NBR 11578
 Calor de hidratação menor
 Boa resistência ao ataque de sulfatos
 Uso em obras correntes – argamassas e concretos
 Cimento Portland Composto com Pozolana (CP II-Z)
 Pode ser usado em obras em geral, subterrâneas, marítimas e industriais.
O concreto feito com o CP II-Z se torna mais impermeável e, por isso,
mais durável. Também serve para produção de argamassas, concreto
simples, armado e protendido, elementos pré-moldados e artefatos de
cimento.

21.  Cimento Portland Composto com Escória (CP II-E)
 Com adição de escória granulada de alto-forno, evita que a estrutura
de concreto fissure por causa da alta temperatura de reação. Também
permite produzir um concreto com resistência maior do que aquele
feito com o cimento Portland comum.
 Cimento Portland Composto com Fíler (CP II-F)
 Com adição de fíler calcário, é recomendado para o preparo de
argamassas de assentamento, de revestimento, argamassa armada,
além de estruturas de concreto simples, armado, protendido e
elementos pré-moldados e artefatos de concreto, pisos e pavimentos
de concreto, solo-cimento, entre outros.
Cimentos Portland comuns e
compostos

22. Tipos de Cimento

23. Cimentos Portland de Alto-Forno e
Pozolânicos
 Cimento Portland de Alto-Forno (CP III) – NBR 5735
 Utilização em obras de barragens, concreto – massa, peças de grandes dimensões, obras em
ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes
industriais.
 Nas primeiras idades tem resistência menor que cimento comum.
 A adição de escória de alto-forno confere maior impermeabilidade e durabilidade ao concreto, além
de reduzir o calor de reação e proporcionar maior resistência química ao produto.
Concreto massa é
qualquer volume de
concreto moldado in situ,
com dimensões de
magnitude suficientes para
exigir que sejam tomadas
medidas para controlar a
geração de calor e a
variação de volume
decorrente, a fim de
minimizar a sua fissuração.

24. Cimentos Portland de Alto-Forno e
Pozolânicos
 Cimento Portland Pozolânico (CP IV) – NBR 5736
 Com adição de pozolanas (cinzas volantes), é indicado para argamassas, concretos
simples, armado e protendido sujeitos a lixiviação, elementos pré-moldados e artefatos de
cimento, além de obras expostas à ação de água e ambientes agressivos (baixa
permeabilidade).
 Em casos de grande volume de concreto também oferece baixo calor de reação.
 Nas primeiras idades tem resistência menor que o cimento comum, fata que inverte-se
aproximadamente aos 90 dias.
A lixiviação é nociva ao concreto por várias razões: com a remoção
de sólidos, ocorre redução na resistência mecânica do material e
abre-se caminho para a entrada de gases e líquidos agressivos às
armaduras e ao próprio concreto, além da penetração de água e
oxigênio que normalmente redunda na corrosão de armaduras em
peças de concreto armado ou concreto protendido.

25. Tipos de Cimento

26. Cimento de Alta Resistência Inicial
 Cimento Portland de Alta Resistência Inicial (CP V-ARI) – NBR 5733
 Usado para fabricar concretos que precisam adquirir resistência com rapidez. Com pouco mais de
um dia de idade, o concreto feito com o CP V-ARI atinge a resistência à compressão que os
concretos comuns levam até quatro semanas para alcançar.
 O CP V-ARI é recomendado para o preparo de concreto e argamassa para produção de artefatos de
cimento, em fábricas de blocos para alvenaria, pavimentação, tubos, lajes, meio-fio, mourões,
postes, pré-moldados e pré-fabricados.
????

27. Tipos de Cimento
O desenvolvimento da alta resistência inicial é conseguido pela utilização de uma dosagem diferente
de calcário e argila na produção do clínquer, bem como pela moagem mais fina do cimento, de
modo que, ao reagir com água, ele adquira elevadas resistências, com maior velocidade!

28. Cimento Portland Resistente à
Sulfatos
 De acordo com a norma NBR 5737, quaisquer um dos cinco tipos básicos (CP I, CP II, CP III, CP
IV e CP V-ARI) podem ser considerados resistentes aos sulfatos, desde que obedeçam a pelo
menos uma das seguintes condições:
 teor de aluminato tricalcico (C3A) do clÌnquer e teor de adições carbonáticas de, no máximo, 8%
e 5% em massa, respectivamente.
 cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno,
em massa.
 cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa.
 cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de
obras que comprovem resistência aos sulfatos. (cuidado!)

29. Outros Tipos de Cimento

30. Outros tipos de cimento
 Cimentos Portland de Baixo Calor de Hidratação.
 O aumento da temperatura no interior de grandes estruturas de concreto devido ao calor
desenvolvido durante a hidratação do cimento pode levar ao aparecimento de fissuras de origem
térmica, que podem ser evitadas se forem usados cimentos com taxas lentas de evolução de calor,
os chamados cimentos portland de baixo calor de hidratação.
 Os cimentos portland de baixo calor de hidratação, de acordo com a NBR 13116, são aqueles que
geram até 260 J/g e 300 J/g aos 3 dias e 7 dias de hidratação, respectivamente, e podem ser
qualquer um dos tipos básicos.
 O ensaio é executado de acordo com a norma NBR 12006 - Determinação do Calor de hidratação
pelo método da Garrafa de Langavant.

31. Resistência x Tipo de Cimento x Idade

32. Hidratação do cimento
 Cimentos Portland + Água
 REAÇÃO DE HIDRATAÇÃO
 Compostos Hidratados
 Sequência dos fenômenos físico-
químicos
 Aglomeração das partículas
 Dissolução das fases anidras
 Precipitação das fases hidratadas
 Ligação entre as partículas
 Efeito: Consolidação da mistura,
desenvolvimento de resistência mecânica

33. Do que depende a hidratação?
 Do clínquer
 Dimensão do cristal, morfologia, textura, elementos substituintes,
polimorfismo.
 Teor relativo das fases C3S, C2S, C3A, C4AF.
 Do cimento
 Teor de sulfato de cálcio (gesso)
 Teor de adições
 Finura – quanto menor o grão de cimento mais rápida é a hidratação

34. Formações de produtos e resistência
da pasta
 Como aumento a
resistência da pasta???
 Aumentando o teor de
silicatos que geram
menos hidróxido de
cálcio
 Eliminar ao máximo os
cristais Ca(OH)2
 Diminuir o consumo de
água
 Diminuir ou eliminar os
aluminatos

35. Zona de transição
 Área menos resistente do concreto
 Presença de vazios (acúmulo de água por
exudação)
 Alta concentração de Ca(OH)
 Presença de microfissuras
 influencia diretamente no módulo de
elasticidade e na durabilidade do concreto

36. Adições Minerais
 O uso de adições minerais na construção civil é anterior a inveção do cimento,
tendo iniciado no período de 1500 A.C.
 Grécia – material vulcânico – cinzas vulcânicas
 Onde não havia este tipo de cinza, utilizavam a argila calcinada.
 Dias atuais:
 Geração mundial da cinza da casca de arroz – 27 milhões de toneladas por ano.
 20 à 50% dos recursos naturais consumidos pela sociedade é em função da construção
civil

37. Classificação das Adições Minerais
 Marterial pozolânico
 NBR 12653
 Material silico aluminoso que por si só tem pouca atividade cimentícia mas quando finamente dividido e em
contato com umidade reage com hidróxido de cálcio e forma compostos com propriedades cimentantes
 Naturais – de origem vulcânica
 Artificiais – materiais provenientes de tratamentos témicos
 Material Cimentante
 Não necessita do hidróxido de cálcio, no entanto a auto-hidratação é lenta e a resistência é baixa para
fins estruturais.
 Fíler
 Sem atividade química!
 Efeito físico através da ação via pontos de nucleação para melhor hidratação do cimento
 Efeito microfiler
 Refinamento de estruturas de poros
 Micro estrutura da zona de tranzsção

38. Adições pozolânicas e benefícios
 Eliminação ou retardamento da RAA.
 Maior Resistência ao ataque de águas naturais (sulfatos).
 Menor Calor de hidratação.(exceto pozolanas de alta reatividade)
 Maior Resistência à tração
 Menor permeabilidade Permeabilidade
 Melhora a reologia do concreto, no seu estado fresco.

39. Exemplos de adições minerais

60. Agregados
 Material Granular sem forma e volume definidos, relativamente inertes,
cujas dimensões permitem usá-los nas engenharias.

61. Funções dos agregados
 Econômica: diminuição do custo, material inerte.
 Técnica: Diminuir consumo de cimento
 Ocupam de 65 à 80% (concretos e argamassas)

62. Classificação
 Origem:
 Naturais:
 Areia, Seixo, cascalho...
 Artificiais
 Pedrisco, brita, argila expandida e resíduos urbanos e industriais.
 Quanto à dimensão:
 Agregado Graúdo – diâmetro máximo maior que 4,8mm
 Agregado Miúdo – diâmetro máximo menor ou igual à 4,8
mm
 Fíler – material que passar na peneira 0,075mm

63. Classificação
 Quanto a forma:
 Esférica – menor atrito e mais plasticidade
 Cúbica – Trabalháveis porém menos plásticas
 Lamelar – podendo atravessar grãos não lamelares pela peneira, uso
com restrições.

64. Jazidas
Jazida tipo leito de rio (Foto
Anepac).
Pedreira típica para produção de
agregado (Foto Anepac).

65. Seixo Rolado
 Generalidades:
 Forma Arredondada - Movimento dos rios;
 Maior trabalhabilidade;
 Menor Aderência;
 Possibilidade de reação Álcalis-agregado
 Características do seixo usado em Belém:
 % média de areia maior de 15% em peso;
 Grãos na faixa de 2,00 mm à 75 mm;
 Diâmetros maiores de 25 mm são raros;
 Diâmetros de 19 mm e 25 mm são predominantes;
 Excesso de grãos na faixa de 9,5 à 19 mm.

66. Brita x Seixo

67. Impurezas
 Coloidais – Não são elimináveis
 Não coloidais – são retiradas por lavagem
 Materiais Orgânicos – retarda o endurecimento e diminui a
resistência.
 Materiais Pulverulentos – requer mais água e diminui a aderência.
 Materiais Carbonosos – afeta trabalhabilidade e causa manchas.
 Argila – prejudica a aderência e baixa tensão de ruptura.

68. Propriedades físicas dos agregados
 Massa específica:
 -Não inclui vazios.
 -Agregado miúdo: Frasco de Chapman
 -Agregado graúdo: NBR 9937
 Massa unitária:
 -Inclui vazios.
 -Transforma de peso para volume
 -Ensaio: Uso de caixa (influenciado pela compacidade).

69. Propriedades físicas dos agregados
 Porosidade:
 Teor de umidade:
 -Massa de água absorvida pelo agregado.
 -É dado pela diferença de peso entre a amostra seca e úmida, em
% peso da amostra seca.
 - Teores de umidade na faixa de 4% a 9%, podendo chegar a 12%
nas estações mais chuvosas.
 - Nas condições ambientais de Belém, a Hmed aprox. 6,5% Hsat
aprox.,25%

70. Granulometria
Agregado Miúdo
Peneiras
(mm)
Massa Retida
(g)
% Retida
% Retida
acumulada
Método de ensaio (NBR)
4.8 4,12 0 0
NBR NM 248 (2003)
2.4 8,32 1 1
1.2 34,44 3 5
0.6 173,95 17 22
0.3 535,69 54 76
0.15 221,53 22 98
<0.15 21,95 2 100
1000 100 -
Massa Específica 2,63 Kg/dm³ NBR NM 52 (2009)
Massa Unitária 1,44 Kg/dm³ NBR NM 45 (2006)
Módulo de Finura 2,02 mm NBR NM 248 (2003)
Dimensão Máxima 1,20 mm NBR NM 248 (2003)
Índice de Vazios (%) 45,25 NBR NM 45 (2006)

71. Granulometria
Agregado Graúdo Natural
Peneiras (mm) Massa Retida (kg) % Retida % Retida acumulada Método de ensaio (NBR)
38 0 0 0
ABNT NBR NM 248 (2003)
25 0 0 0
19 3,5 35 35
12,5 4,36 44 79
9,5 0,44 4 83
4,8 0,48 5 88
Fundo 1,22 12 100
10 100 -
Massa Específica 2,59 ABNT NBR NM 53 (2009)
Massa Unitária 1,56 ABNT NBR NM 45 (2006)
Módulo de Finura 3,85 ABNT NBR NM 248 (2003)
Dimensão Máxima 25 mm ABNT NBR NM 248 (2003)
Índice de Vazios (%) 39,77 NBR NM 45 (2006)