Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Fernanda Weschenfelder (nandaweschenfelder@gmail.com) on 2009-10-15T18:44:18Z No. of bitstreams: 1 2007_PaulaMedeirosRodolpho.pdf: 1204673 bytes, checksum: 2af21b8a91d384b0eb7774c7fe8752ed (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-06T13:13:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_PaulaMedeirosRodolpho.pdf: 1204673 bytes, checksum: 2af21b8a91d384b0eb7774c7fe8752ed (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-06T13:13:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_PaulaMedeirosRodolpho.pdf: 1204673 bytes, checksum: 2af21b8a91d384b0eb7774c7fe8752ed (MD5) Previous issue date: 2007-11 / A areia britada possui características diferentes da natural, principalmente, se considerado o alto teor de materiais finos, distribuição de tamanho de partículas, forma, rugosidade e tipos litológicos. É produzida por cominuição da rocha, podendo sofrer classificação e beneficiamento do formato das partículas. Tais características afetam, em maior escala, as propriedades do concreto no estado fresco. Nesta pesquisa, realizou-se o estudo do comportamento no estado fresco de concretos com areia britada e com areia natural. Uma das areias britadas sofreu beneficiamento do formato, proporcionando partículas mais equidimensionais e com arestas menos angulosas. A análise comparativa de três métodos conduziu à dosagem dos concretos pelo Método de Faury. Variou-se o teor de finos da areia, a relação a/c e o uso ou não de aditivo. Considerados como fluidos de Bingham, os concretos de consistência de 120+10 mm foram caracterizados pelos parâmetros reológicos tensão de escoamento e viscosidade. Para tanto, foi utilizado o ensaio de Abatimento Modificado, proposto por Ferraris & De Larrard (1998). A tensão de escoamento da argamassa do concreto também foi determinada pelo Vane Test, fornecendo boa correlação entre os métodos. Além disso, foram avaliadas a massa específica, o teor de ar incorporado, a exsudação e a resistência à compressão dos concretos. Concluiu-se que a influência do tipo e teor de finos das areias no comportamento reológico do concreto, para dada consistência, é dependente do teor de pasta do traço, limitado por faixas de consumo de cimento. É o teor de pasta que determina a contribuição da partícula grossa ou da partícula fina na resistência ao cisalhamento, seja por atrito, coesão ou efeito de lubrificação. O teor de pasta é determinado pelo empacotamento granular, influenciado pelas características particulares da combinação do tipo de areia e do teor de finos avaliados. Por fim, constatou-se que é possível dosar concreto com até 25% de finos da areia. Dentre as areias analisadas, a britada com tratamento de forma conferiu os melhores resultados ao concreto. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The crushed sand possesses different characteristics from the natural one, mainly due to the high fine materials contents, particle size distribution, shape, roughness and lithological types. It is formed during the process of comminution of rock, and it´s able to suffer classification and improvement of the particles shape. Such characteristics affect, in larger scale, the fresh concrete properties. In this research, it has been studied the behavior of fresh concrete with crushed sand and natural sand. One of the crushed sand shape was improved, providing equidimensional particles with less angular edges. The comparative analysis of three methods leaded to the mixture proportioning of the concrete by the Faury´s Method. The effects variang fine material content in the sand, water/cement ratio and the use, or not, of additive has been investigated. Considered as Bingham´s fluid, the concrete with consistency of 120+10 mm was characterized by the rheological parameters yield stress and viscosity. For that way, it was used the Modified Slump Test, proposed by Ferraris & De Larrard (1998). The yield stress of the concrete’s mortar was also determined by Vane Test, supplying a good correlation between the methods. Moreover, the mass of concrete per unit volume, the incorporated air content, the bleeding and the compressive strength of concrete has been evaluated. It was concluded that the influence of type and fine material content in sand in the rheological behavior of concrete, for a given consistency, is dependent on the paste content of concrete mixture, limited by a cement concentration. It is the paste content that determines the fine or coarse particle contribution in the shear strength, either for friction, cohesion or lubrication effect. The paste content is determined by density packing of granular mix, influenced by particular characteristics of investigated sand and fine material content combinations. At last, it was verified that it is possible to dose concrete with 25% of fine material in the sand. Amongst analyzed sands, the crushed sand with shape treatment conferred the best results to concrete.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2008. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2009-11-10T19:56:17Z No. of bitstreams: 1 2008_CarlaCristinaNascimentoSantos.pdf: 2836494 bytes, checksum: d327708b2fccad14bd17554aa1cda5ae (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2009-12-08T10:45:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_CarlaCristinaNascimentoSantos.pdf: 2836494 bytes, checksum: d327708b2fccad14bd17554aa1cda5ae (MD5) / Made available in DSpace on 2009-12-08T10:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_CarlaCristinaNascimentoSantos.pdf: 2836494 bytes, checksum: d327708b2fccad14bd17554aa1cda5ae (MD5) / O presente trabalho aborda o estudo das propriedades no estado fresco do concreto quando utilizadas areias britadas de diferentes naturezas petrográficas, enfatizando a investigação de quais características desses agregados miúdos exercem influência preponderante nessas propriedades. Foram usadas areias britadas de cinco naturezas petrográficas distintas e identificadas, em um primeiro momento, a influência dos aspectos de forma, textura e da própria natureza petrográfica nas propriedades do estado fresco (projeto experimental 1). Nas fases seguintes do programa experimental foram investigadas a influência da continuidade das curvas granulométricas das areias preparadas pela técnica do peneiramento, estando estas compostas com baixos e altos teores de partículas microfinas (projeto experimental 2 e projeto experimental 3, respectivamente). A partir dos resultados dos projetos experimentais 2 e 3, elaborou-se o projeto experimental 4 com o intuito de averiguar a mudança nas propriedades do concreto ao se usar um menor teor de material médio-fino (material passante da peneira 0.6 mm e retido na peneira 0.075 mm de diâmetro). Os concretos foram caracterizados através das propriedades reológicas viscosidade e tensão de escoamento pelo método do abatimento modificado, consistência pelos ensaios de abatimento e k-slump, teor de água exsudada com vibração, segregação/consistência pelo k-slump ou flow gauge e teor de ar incorporado pelo método pressométrico. Os resultados mostraram que a esfericidade dos grãos exerce maior influência nas propriedades do estado fresco do que o grau de arredondamento de cantos e arestas ou textura superficial. Em relação à mineralogia das areias, possivelmente a natureza petrográfica dos agregados miúdos também exerce influência significativa, já que parece haver uma maior fluidez das misturas quando estas possuem altos teores do mineral calcita, talvez devido às ligações epitáxicas entre os cristais de calcita e cimento ou devido à menor dureza deste mineral em relação aos demais. Não se observou, nesse trabalho, relação clara entre o grau de continuidade da curva granulométrica e as propriedades mensuradas, parecendo mais evidente a influência nessas últimas do teor de grãos de dimensões intermediárias presentes nas areias compostas. Em relação à influência das partículas microfinas, pôde-se constatar que, ao analisar-se a influência destas às curvas mais contínuas encontradas, percebeu-se que tais partículas aumentaram a coesão do sistema, resultando em concretos com altos valores de viscosidade, tensão de escoamento e consistência. No entanto, percebeu-se que tais partículas favoreceram lubrificação do sistema, diminuindo a resposta reológica e de consistência dos concretos, ao serem reduzidos os teores de grãos médio-finos das areias. Portanto, considerando-se este última constatação, notou-se que é possível produzir concretos com altos teores de grãos microfinos, independente da magnitude das cargas de superfície destes e do tipo litológico da areia de britagem. _______________________________________________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work reports on the properties of the fresh state of concrete when different petrografic types of crushed sand are used. It focuses on the characteristics of these aggregates which exert a dominant influence on the concrete properties. To reach the main goal of this work, five different lithological types of crushed sand were used, which have been identified. In a first approach, we have identified the influence of the aspects of shape, texture and the lithological type itself on the properties of the fresh state of concrete (experimental project 1). In the subsequent phases of the experimental procedure, the influence of the continuity of the grading of sand prepared by the technique of sieving was investigated, where the sands were composed of low and high levels of microfine-sized particulates (experimental project 2 and experimental project 3, respectively). From the results of experimental projects 2 and 3, an experimental project 4 was designed with the aim of investigating the change in the properties of concrete when a lower level of medium-fine material is used (material passing the 0,6 mm sieve and withholding a sieve of 0,075 mm diameter). The concretes were characterized by their rheological properties - viscosity and yield stress - using the modified slump test method, the consistency was obtained by slump assays and k- slump, the bleeding water content by vibration, segregation / consistency by k-slump or flow gauge, and the content of incorporated air by the pressiometric method. The results showed that the sphericity of grain exerts more influence on the properties of the fresh state than the degree of rounding of the edges or corners and surface texture. Concerning the mineralogy of sand, there seems to be a larger flow of mixtures when they have higher levels of the calcite mineral. There was no evidence, in this work, of a clear relationship between the degree of continuity in the grain-size curve and the measured properties, and it seems that the latter are more influenced by the content of grains of sand of intermediate dimensions. In the analysis of the role of microfine-sized particles added to the more continuous studied curves, it was observed that these particles increased the cohesion of the system, resulting in concretes with high values of viscosity, yield stress and consistency. However, it was observed that such particles had favored the lubrication of the system, reducing the rheological response and consistency of concrete as the content of medium-thin grains is reduced. Therefore, it was found that it is possible to produce concrete with high levels of micro-sized grains, regardless of the magnitude of their surface loads and the lithological type of crushed sand.

O conhecimento das propriedades físico-químicas da composição mineralógica dos agregados é de extrema importância para o não comprometimento da obra em que serão empregados. Desse modo, o conhecimento da petrografia, mineralogia e geologia das rochas-fonte para brita também são extremamente necessárias. O principal objetivo deste trabalho foi gerar informações sobre a geologia, mercado produtor e petrografia das rochas-fonte da pedra britada nas principais regiões produtoras do país. As informações disponíveis neste segmento da mineração são escassas, principalmente devido às próprias características do setor onde os investimentos em pesquisas geológicas geralmente são escassas e por vezes pouco exigidas. Os cinco principais pólos produtores de pedra britada, alvos de estudo deste trabalho, incluem as cinco maiores regiões metropolitanas do país: São Paulo,Minas Gerais, Rio de Janeiro , Paraná , Rio Grande do Sul. São locais que possuem diferentes rochas-fonte de brita para cada centro produtor, devido à diversidade geológica e abundância daquelas nestes centros. Assim sendo, na região de São Paulo capital a principal rocha-fonte utilizada são granitos e gnaisses provenientes do Embasamento; na região de Belo Horizonte são os calcários provenientes do Grupo Bambuí; na região do Rio de Janeiro capital são os sienitos alcalinos, localizados em diversos corpos alcalinos intrusivos e gnaisses; na região de Curitiba (RMC) são calcários (Formações Perau e Votuverava) e migmatitos extraídos de complexos migmatíticos; e na região de Porto Alegre (RMPA) são predominatemente basaltos e dacitos da Formação Serra Geral. Neste trabalho foi gerado um mapa geológico com localização das pedreiras ativas no período de 2004-2006 para cada região metropolitana relativa à capital de cada Estado. Em cada região foram selecionadas as minerações representativas de acordo com a geologia (rocha-fonte) e produtividade e feitas amostragens e mapeamento em frentes de lavra para a realização de análises petrográficas. As 180 amostras coletadas nas diferentes regiões metropolitanas foram analisadas petrograficamente de forma macroscópica, selecionadas e analisadas na forma microscópica, com base nas normas ABNT e recomendações do Laboratório de Petrologia e Tecnologia de Rochas do IPT. As principais características observadas foram: a composição mineralógica, texturas, estruturas, presença de minerais deletérios, grau de alteração deutérica e estado microfissural. Essas características intrínsecas da rocha-fonte influenciam diretamente a forma e a composição do material britado, e podem dificultar sua aplicação ou mesmo comprometê-la, tanto por motivo de geração de reação álcali-agregado com ligantes quanto por comprometer a resistência mecânica exigida na mistura. O desconhecimento dessas características muitas vezes gera um baixo aproveitamento dos materiais, principalmente finos de pedreira, que se acumulam em pilhas de rejeito ao derredor das empresas mineradoras podendo causar sérios problemas ambientais. Portanto, o trabalho gerou informações para uma melhor otimização e utilização das matérias-primas ou rochas-fonte de brita, contribuindo também indiretamente na redução desses problemas ambientais que atingem as principais regiões urbanas do país. / It is extremely important to know the physical and chemical properties of aggregate mineralogical composition so that the construction where they will be used is not compromised. In this sense, knowing the petrography and mineralogy is as necessary as knowing the geology of the rock deposit to be developed as a source of crushed stone. The main purpose of this work was to generate information on the geology, market and petrography of the rock source of crushed stone in the main producing areas of Brazil. This type of information is not commonly available, especially due to this sector?s characteristics, where investments in geological research are usually scarce and rarely required. The five main states that are crushed stone producers and that therefore contain the centers of production on which this present work focused as case study are: São Paulo, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Paraná and Rio Grande do Sul. Each production center presents different types of crushed stone, mainly because of the geological diversity and abundance of the source rock in these places. In the region of the capital of São Paulo the main source rocks are granite and gneiss extracted from the embasement; in Belo Horizonte they are carbonates from the Bambuí group; in Rio de Janeiro, the alkali sienites, localized in diverse intrusive alkaline rocks and gneiss; in the region of Curitiba they are carbonates (Perau and Votuverava Formations) and migmatites extracted from migmatite complex; finally, in the region of Porto Alegre (RMPA), they are basalts and dacites from the Serra Geral Formation. The rock mines in urban regions, related to the state capitals and which were active in the period from 2004 to 2006, are shown on the geological maps generated for the present work. One map has been made for each urban region. The most important mines are shown according to the geology of the source-rock and the productivity. Samples and mapping or description of the benches from the over feet were also made in order to further proceed in petrographic analysis. The 180 samples collected in each urban region suffered macroscopic petrographic analysis after which they were selected and analysed microscopically, according to the ABNT norms and to the recommendation of the Laboratory of Petrology and Rock Technology of IPT. The main observed characteristics were: mineral composition, texture, structure, presence of deleterious minerals, degree in metheoric alteration and microfissural mapping. These intrinsic characteristics of the source rock influence directly the form and composition of the crushed stones and might cause difficulty or even compromise its use due to alkali-aggregate reaction or because of mechanical resistance lower than that required in the mixture. The lack of acknowledgement of these characteristics will often cause the poor use of material, especially of the stone quarry fines, which will end up as reject piled up around mines, causing environmental problems. Therefore, the present work has generated relevant information that can be used to optimize and better use raw material and source rock of crushed stone. It might also contribute indirectly to diminish the environmental problems which are evident in the main urban regions of the country.

O conhecimento das propriedades físico-químicas da composição mineralógica dos agregados é de extrema importância para o não comprometimento da obra em que serão empregados. Desse modo, o conhecimento da petrografia, mineralogia e geologia das rochas-fonte para brita também são extremamente necessárias. O principal objetivo deste trabalho foi gerar informações sobre a geologia, mercado produtor e petrografia das rochas-fonte da pedra britada nas principais regiões produtoras do país. As informações disponíveis neste segmento da mineração são escassas, principalmente devido às próprias características do setor onde os investimentos em pesquisas geológicas geralmente são escassas e por vezes pouco exigidas. Os cinco principais pólos produtores de pedra britada, alvos de estudo deste trabalho, incluem as cinco maiores regiões metropolitanas do país: São Paulo,Minas Gerais, Rio de Janeiro , Paraná , Rio Grande do Sul. São locais que possuem diferentes rochas-fonte de brita para cada centro produtor, devido à diversidade geológica e abundância daquelas nestes centros. Assim sendo, na região de São Paulo capital a principal rocha-fonte utilizada são granitos e gnaisses provenientes do Embasamento; na região de Belo Horizonte são os calcários provenientes do Grupo Bambuí; na região do Rio de Janeiro capital são os sienitos alcalinos, localizados em diversos corpos alcalinos intrusivos e gnaisses; na região de Curitiba (RMC) são calcários (Formações Perau e Votuverava) e migmatitos extraídos de complexos migmatíticos; e na região de Porto Alegre (RMPA) são predominatemente basaltos e dacitos da Formação Serra Geral. Neste trabalho foi gerado um mapa geológico com localização das pedreiras ativas no período de 2004-2006 para cada região metropolitana relativa à capital de cada Estado. Em cada região foram selecionadas as minerações representativas de acordo com a geologia (rocha-fonte) e produtividade e feitas amostragens e mapeamento em frentes de lavra para a realização de análises petrográficas. As 180 amostras coletadas nas diferentes regiões metropolitanas foram analisadas petrograficamente de forma macroscópica, selecionadas e analisadas na forma microscópica, com base nas normas ABNT e recomendações do Laboratório de Petrologia e Tecnologia de Rochas do IPT. As principais características observadas foram: a composição mineralógica, texturas, estruturas, presença de minerais deletérios, grau de alteração deutérica e estado microfissural. Essas características intrínsecas da rocha-fonte influenciam diretamente a forma e a composição do material britado, e podem dificultar sua aplicação ou mesmo comprometê-la, tanto por motivo de geração de reação álcali-agregado com ligantes quanto por comprometer a resistência mecânica exigida na mistura. O desconhecimento dessas características muitas vezes gera um baixo aproveitamento dos materiais, principalmente finos de pedreira, que se acumulam em pilhas de rejeito ao derredor das empresas mineradoras podendo causar sérios problemas ambientais. Portanto, o trabalho gerou informações para uma melhor otimização e utilização das matérias-primas ou rochas-fonte de brita, contribuindo também indiretamente na redução desses problemas ambientais que atingem as principais regiões urbanas do país. / It is extremely important to know the physical and chemical properties of aggregate mineralogical composition so that the construction where they will be used is not compromised. In this sense, knowing the petrography and mineralogy is as necessary as knowing the geology of the rock deposit to be developed as a source of crushed stone. The main purpose of this work was to generate information on the geology, market and petrography of the rock source of crushed stone in the main producing areas of Brazil. This type of information is not commonly available, especially due to this sector?s characteristics, where investments in geological research are usually scarce and rarely required. The five main states that are crushed stone producers and that therefore contain the centers of production on which this present work focused as case study are: São Paulo, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Paraná and Rio Grande do Sul. Each production center presents different types of crushed stone, mainly because of the geological diversity and abundance of the source rock in these places. In the region of the capital of São Paulo the main source rocks are granite and gneiss extracted from the embasement; in Belo Horizonte they are carbonates from the Bambuí group; in Rio de Janeiro, the alkali sienites, localized in diverse intrusive alkaline rocks and gneiss; in the region of Curitiba they are carbonates (Perau and Votuverava Formations) and migmatites extracted from migmatite complex; finally, in the region of Porto Alegre (RMPA), they are basalts and dacites from the Serra Geral Formation. The rock mines in urban regions, related to the state capitals and which were active in the period from 2004 to 2006, are shown on the geological maps generated for the present work. One map has been made for each urban region. The most important mines are shown according to the geology of the source-rock and the productivity. Samples and mapping or description of the benches from the over feet were also made in order to further proceed in petrographic analysis. The 180 samples collected in each urban region suffered macroscopic petrographic analysis after which they were selected and analysed microscopically, according to the ABNT norms and to the recommendation of the Laboratory of Petrology and Rock Technology of IPT. The main observed characteristics were: mineral composition, texture, structure, presence of deleterious minerals, degree in metheoric alteration and microfissural mapping. These intrinsic characteristics of the source rock influence directly the form and composition of the crushed stones and might cause difficulty or even compromise its use due to alkali-aggregate reaction or because of mechanical resistance lower than that required in the mixture. The lack of acknowledgement of these characteristics will often cause the poor use of material, especially of the stone quarry fines, which will end up as reject piled up around mines, causing environmental problems. Therefore, the present work has generated relevant information that can be used to optimize and better use raw material and source rock of crushed stone. It might also contribute indirectly to diminish the environmental problems which are evident in the main urban regions of the country.