Olá pessoal, sejam bem-vindos ao mundo dos materiais. Hoje iremos falar sobre um dos materiais mais presentes no nosso cotidiano: o concreto.
Podemos definir o concreto como um material compósito comum, no qual suas fases dispersas e a matriz são materiais cerâmicos. Trata-se de um compósito formado por partículas grandes denominados agregados, que ao serem misturadas juntamente com um material aglomerante (que faz o papel de uma cola) acaba formando um corpo sólido, rígido e extremamente resistente, principalmente aos esforços mecânicos de compressão.
Mas quais são esses materiais? O que faz esses materiais serem tão especiais, que ao serem misturados garantem a resistência para se construir um prédio de 20 andares ou mais? É o que tentaremos explicar nesse texto. Então fiquem ligados que já iremos desvendar mais um material.
Como mencionado anteriormente, o concreto é uma mistura de alguns materiais. Os concretos mais convencionais, aqueles que fazemos em casa, para cobrir uma laje no final de semana por exemplo, é feito de areia, pedras, cimento e água. A areia e a pedra chamamos de agregados. Mais especificamente, as areias são denominadas agregados miúdos e as pedras são chamadas de agregados graúdos.
O cimento recebe o nome de aglomerante hidráulico. Ele irá funcionar como a cola que irá unir esses agregados, mas só após a adição de água. Antes disso teremos apenas um monte de material seco e misturado. Quanto mais homogênea for essa mistura, melhor será o concreto, (para saber um pouco mais sobre o cimento, acesse nosso texto A mágica do Cimento ) . Mas é com a adição da água que a mágica acontece, ou melhor, a adição da água na mistura dará início às reações químicas de hidratação, fazendo com que o cimento aglutine todos os materiais envolvidos. Após algumas horas já teremos um material sólido, ainda não muito resistente, mas com as características de um sólido. Para que ele fique com a resistência que tanto queremos, o concreto convencional vai precisar de pelo menos 28 dias, sendo que durante esse período (por volta de 10 até 14 dias), teremos que molhar nosso concreto, um processo que chamamos de cura. Mas agora vamos falar um pouco mais dos materiais envolvidos na composição do concreto.
O primeiro material é a areia, um material formado por um conjunto de partículas de rocha desagregadas divididas por meio de sua granulometria, sendo constituído predominantemente por quartzo (dióxido de silício, SiO2), que pode ser retirado dos leitos de rios e de rochas sedimentares. Sua exploração e retirada do meio ambiente irá depender do local no qual está sendo explorada. Caso a areia seja retirada dos leitos dos rios, o processo de exploração acontece por meio de dragagem; caso seja por desmonte de locais secos, utiliza-se o método de desmonte hidráulico, ou seja, uma mangueira de alta pressão vai retirando a areia do barranco.
A areia retirada dos leitos dos rios é chamada de areia lavada, ou areia natural, sendo a mais utilizada nas obras devido sua facilidade e baixo custo. Ela é extraída dos leitos dos rios através de dragas de sucção que bombeiam a água contendo areia para lagoas de decantação, onde o material sólido é separado da água pela diferença de densidade. Após algumas horas na lagoa de decantação, a água é retirada através de bombas e o material sólido (composto por areia e impurezas) depositado no fundo da lagoa é retirado e peneirado para retirar pedras e vegetações. Depois de lavada, a areia é transportada para comercialização e separadas nas granulações fina, média e grossa.
O método de cava seca é empregado na lavra de depósitos de planície fluvial em formações sedimentares ou mantos rochosos. A extração é feita por desmonte hidráulico, produzindo um formato de cava ou de um talude irregular. O desmonte hidráulico consiste na desagregação da areia utilizando-se jatos d’água de alta pressão. Estes jatos incidem na base dos taludes da cava provocando desmoronamento dos sedimentos ou das rochas. Uma outra operação de jateamento sobre o material desmoronado é feita promovendo a desagregação dos sedimentos ou rochas formando uma grande polpa (suspensão constituída por material sólido + água), depois disso a areia segue para a etapa de beneficiamento que é o processo de lavagem, peneiramento/ classificação e secagem, estando disponível para o carregamento e distribuição.
A comercialização da areia se dá por sua granulometria. Ao comprar areia devemos informar se quereremos uma areia grossa (-2,0mm +1,2mm); areia média (-1,2mm +0,42mm), areia fina (-0,42mm +0,074mm). Para o nosso caso que é o concreto optamos pela areia grossa, pois proporciona maior adesão entre os outros materiais. As areias de praias e dunas não são utilizadas na construção civil, por apresentar uma granulação irregular, e a quantidade de sais inseridos é extremamente alta, podendo promover a corrosão das armaduras, além disso esses sais podem dissolver tempos depois levando a problemas construtivos que chamamos de patologia da construção.
Porém, a extração da areia de rios e de rochas provoca grande degradação ao meio ambiente, alterando completamente a paisagem e impactando na flora e na fauna local. Por esses motivos, a extração de areia vem sendo cada vez mais controlada. Para resolver este problema, pesquisas vêm sendo desenvolvidas para encontrar um substituto à altura desse material (por isso reforçamos que o incentivo à pesquisa é primordial para conservação e progresso de uma nação!). Uma das alternativas encontradas é a areia usinada, também conhecida como industrializada ou de brita. Este tipo de areia é resultado da britagem das rochas, ou seja, da fragmentação mecânica das pedras.
O nome se dá justamente porque ela se origina de um processo artificial e controlado. Um ponto positivo desta opção é que atende a todos os rigores operacionais e técnicos, podendo substituir a areia lavada. Além disso, é considerada sustentável já que a sua produção não causa mais impactos ao meio ambiente e por ser um subproduto da extração de britas. Uma outra alternativa que ainda está sendo estudada é o uso de escória de alto forno triturada, para que fique com as mesmas dimensões das areias naturais. Também há pesquisas envolvendo a possibilidade de substituir a areia natural por resíduos de porcelanatos, restos de mármores, até mesmo vidro moído. Porém ainda existe um longo caminho para achar um substituto economicamente viável e à altura das areias naturais.
Figura 1: Exploração de areia por dragagem
Nosso segundo material é a pedra, ou agregado graúdo, um mineral sólido, duro e de natureza rochosa. É usada na confecção de calçadas, vigas e acabamentos. O material mais usado na produção da pedra britada é o granito, seguido pelo gnaisse. Juntos, o gnaisse e o granito são responsáveis por 85% das britas fabricadas. Outros 10% das britas são compostas por dolomito e calcário e os 5% restantes são obtidas a partir do basalto ou diabásio. No mercado brasileiro, o estado de São Paulo é o maior produtor de pedra britada, sendo responsável por 30% da produção nacional.
A pedra natural que dará origem a pedra brita é retirada de jazidas ou minas através da decapagem do terreno e desmonte das rochas. A decapagem consiste em limpar as bancadas dos terrenos, retirando a camada de solo e argila que estão sobre as pedras. Já o desmonte é conhecido pelas explosões com dinamites. Os explosivos são colocados em locais estratégicos na rocha para realizar a fratura e desmonte da rocha em pedaços menores.
As pedras “desmontadas” são transportadas para área de britagem através de pá carregadeira ou esteiras. A britagem ocorre em trituradores e em até três etapas para obtenção das granulometrias corretas. Depois, as pedras já britadas, são peneiradas, lavadas e classificadas conforme a sua granulação para comercialização. Outro tipo de agregado graúdo que temos são os seixos, que são fragmentos de rocha que, de forma natural, que sofreram lavagem e foram transportados por meio dos rios, adquirindo um aspecto relativamente liso e arredondado. Sua resistência, assim como da brita, é determinada por sua composição mineralógica, podendo ser usada na produção do concreto. Porém, como a superfície dos seixos é extremamente lisa, sua aderência aos outros materiais que formam o concreto acaba ficando comprometida.
Isto ocasiona o que chamamos de segregação ou separação dos materiais, gerando patologias construtivas. Contudo, tomando alguns cuidados, os seixos de rios podem ser usados como agregados graúdos em algumas construções. E no caminho da sustentabilidade temos os agregados reciclados, que podem ser obtidos a partir da separação e moagem adequada de materiais provenientes de entulhos, materiais de demolição, entre outros resíduos de construção.
Figura 2: Agregados graúdos – Seixo de rio
Dentre os agregados reciclados destaca-se a pedra brita reciclada. A pedra brita reciclada possui as mesmas características físicas e granulações da pedra brita natural. Porém, na sua composição pode conter cimento, mas não impurezas como madeira, aço e plásticos. A pedra brita reciclada custa menos do que a pedra brita natural e causa menor impacto ambiental, pois evita a extração de novas pedras das jazidas e minas, contribuindo para o meio ambiente como um todo. Assim como ocorre com a areia, as pedras ou os agregados graúdos são comercializados através das suas dimensões:
- Pó de brita(malha de até 4,8 mm);
- Brita0 ou pedrisco (malha entre 4,8 mm e 9,5 mm);
- Brita1 (malha entre 9,5 mm e 19 mm);
- Brita2 (malha entre 19 mm e 25 mm);
- Brita3 (malha entre 25 mm e 50 mm);
- Brita4 (malha entre 50 mm e 76 mm);
- Brita5 (malha entre 76 mm e 100 mm).
Para a produção dos concretos normalmente usamos agregados Brita 1, Brita 2 ou combinações entre elas.
Figura 3: Agregados graúdos – britas
O cimento é um dos materiais mais consumidos no mundo. É um material que está presente em quase todos os lares de diferentes complexidades, indo de uma casa simples até um dos prédios mais altos do mundo como o Burj Khalifa, em Dubai, com 828 metros de altura. Temos por definição que o cimento é um aglomerante hidráulico resultante da mistura homogênea de clínquer Portland, gesso, podendo em muitos casos ter outras adições, como materiais pozolânicos, escórias de alto forno, filler calcário, dentre outros. Algumas dessas adições servem para melhorar suas propriedades e para diminuir a extração do clínquer, componente fundamental do cimento.
Um exemplo é a escória de alto forno, amplamente utilizada nos cimentos, conferindo maiores resistências mecânicas e melhor controle ambiental. Mas se quiser saber mais sobre o cimento, já escrevemos um texto falando somente deste material! Acesse nosso texto sobre a mágica dos cimentos.
E por último temos a adição da água em nosso concreto. Se não fosse sua adição não existiria o concreto, pois todas as reações de aglutinação que o cimento tem, só acontece com adição desse material. É através da adição de água que as reações de hidratação do cimento ocorrem, formando um poderoso aglutinador, dando origem a um sólido tão resistente e único em nosso mundo.
É importante salientar que não podemos usar água contaminada, existe o risco de afetar as propriedades da estrutura de concreto. Por isso seu uso tem que ser racional, pois há bastante tempo passamos por escassez desse bem tão importante para nossas vidas. O uso racional da água passa por estudos que chamamos de dosagem. Esses estudos são importantes, pois precisamos saber a quantidade correta de água para obtermos um concreto com a resistência desejada, sem desperdícios dos materiais envolvidos. Concretos mais bem dosados são mais eficazes e econômicos.
O estudo da dosagem determina, portanto, as quantidades corretas dos materiais que irão constituir nosso concreto. Essas quantidades chamamos de traço do concreto.
Bom pessoal esse foi nosso texto quinzenal, espero que tenham gostado. Um forte abraço e até o nosso próximo material!