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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

PEDRO SIQUEIRA DE ANDRADE

RELATÓRIO DA PRÁTICA DE LABORATÓRIO 3

Brasília Outubro, 2019

PEDRO SIQUEIRA DE ANDRADE

RELATÓRIO DA PRÁTICA DE LABORATÓRIO 3

Relatório técnico apresentado para critério de avaliação da disciplina Materiais de Construção Civil 1 - Experimental do Curso de Engenharia Civil da Universidade de Brasília.

Profª Drª Valdirene Maria Silva Capuzzo

Brasília Outubro, 2019

RESUMO Relatório da terceira aula prática de Materiais de Construção Civil 1 - Experimental realizada no Laboratório de Materiais de Construção Civil, com a orientação da Profª Drª Valdirene Maria Silva Capuzzo, esta prática tem como temáticas o ensaio granulométrico, com base na norma técnica brasileira NBR NM 248 de 2003, o ensaio de massa específica, baseado na norma técnica brasileira NBR 9776 de 1987, o ensaio de umidade superficial, com base na norma técnica brasileira NBR 9775 de 1987, e o ensaio de massa unitária, baseado nas normas técnicas brasileiras NBR 7251 de 1982 e NBR NM 45 de 2006, todos apenas de agregados miúdos. Este estudo possui grande importância na Engenharia Civil, pois conhecer as propriedades e características de qualquer material auxilia em escolhas benéficas de materiais na construção civil levando em conta os fatores qualidade e economia. Palavras-chave: Relatório técnico. Agregados. Agregado miúdo. Areia natural. Areia britada. Ensaio granulométrico. Massa específica. Umidade superficial. Massa unitária.

SUMÁRIO 1

INTRODUÇÃO

4

2

DESENVOLVIMENTO

5

2.1

OBJETIVO

5

2.2

APARELHAGEM E INSTRUMENTAÇÃO

5

2.2.1

Ensaio de composição granulométrica

5

2.2.2

Ensaio de determinação da massa específica

5

2.2.3

Ensaio de determinação da umidade superficial

5

2.2.4

Ensaio de determinação da massa unitária

5

2.3

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

5

2.3.1

Ensaio de composição granulométrica

5

2.3.2

Ensaio de determinação da massa específica

7

2.3.3

Ensaio de determinação da umidade superficial

7

2.3.4

Ensaio de determinação da massa unitária

8

2.4

RESULTADOS

8

2.4.1

Ensaio de composição granulométrica

8

2.4.2

Ensaio de determinação da massa específica

10

2.4.3

Ensaio de determinação da umidade superficial

10

2.4.4

Ensaio de determinação da massa unitária

11

3

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

12

REFERÊNCIAS

13

4 1

INTRODUÇÃO

Os agregados são amplamente utilizados na fabricação do concreto e da argamassa como um material de enchimento, contribuindo para aumentar a estabilidade (redução da retração) e a resistência dos produtos. Os agregados são classificados quanto à sua dimensão em agregados miúdos (grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm) e agregados graúdos (grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm). Para a realização do ensaio foram utilizados apenas agregados miúdos. Quanto à sua origem, podem ser agregados naturais, que procedem de jazidas naturais, de forma pronta para a utilização e agregados artificiais, que passam por processos de transformação a fim de chegarem às condições adequadas ao uso. Para a realização do ensaio foram utilizados areia natural e areia britada. No laboratório foram realizados os ensaios para determinação da massa específica (importante no cálculo de consumo dos materiais), massa unitária (importante na transformação massa/volume) e umidade superficial (indispensável para a correção da quantidade de água nos traços dos agregados). Essas propriedades são definidas segundo a norma como: - Massa específica: Relação entre a massa do agregado seco em estufa (100°C a 110°C) até constância de massa e o volume igual do sólido, incluídos os poros impermeáveis. - Massa unitária: relação entre a massa do agregado lançado no recipiente e o volume desse recipiente. - Umidade superficial: Água aderente à superfície dos grãos. Esses ensaios são importantes para que se tenha todas as informações necessárias para a utilização adequada dos agregados. Também foi feito ensaio para determinação da composição granulométrica de uma amostra de agregado miúdo.

5 2

DESENVOLVIMENTO

2.1

OBJETIVO

Determinar a granulometria da amostra de agregado miúdo estudado, assim como seu módulo de finura e tamanho máximo. Além disso, determinar a massa específica, massa unitária e umidade superficial para os agregados miúdos estudados. 2.2

APARELHAGEM E INSTRUMENTAÇÃO

2.2.1

Ensaio de composição granulométrica - Balança Mettler Toledo - Balança Solotest - Peneiras - Misturador Ro-Tap

2.2.2

Ensaio de determinação da massa específica - Balança Mettler Toledo - Piceta - Frasco de Chapman

2.2.3

Ensaio de determinação da umidade superficial - Balança Mettler Toledo - Piceta - Frasco de Chapman

2.2.4

Ensaio de determinação da massa unitária - Balança Mettler Toledo - Pá metálica - Recipiente metálico de 15 dm³

2.3

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

2.3.1

Ensaio de composição granulométrica O experimento foi realizado segundo a norma ABNT NBR NM 248, 2003.

Cada amostra foi colocada na bandeja e teve a sua massa (M1) determinada. Depois, foi determinada a massa de cada peneira. Então, cada amostra foi colocada no topo das pilhas de peneiras, que estavam dispostas com abertura de malha em ordem crescente da base para o topo. Posteriormente, os conjuntos foram colocados em agitadores de peneiras e ficaram lá o

6 tempo suficiente para separação dos diferentes tamanhos de grãos. Depois disso, cada peneira foi removida e pesada junto com o material retido. A porcentagem retida é calculada com a equação 1:

% retida=

material retido de cada peneira x 100 Mt

Equação 1

Onde: Mt: massa total (somatório do material retido em todas as peneiras) O resultado obtido é arredondado para a primeira casa decimal. A porcentagem retida acumulada é calculada através da soma da porcentagem retida com as porcentagens retidas anteriores e o resultado obtido é aproximado para um número inteiro. O módulo de finura é calculado com a equação 2: Módulo de finura =

Σ% retida acumulada nas peneiras da série normal Equação 2 100

A dimensão máxima característica é definida na norma como “grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em milímetros, da malha da peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa.”. A tabela 1, está disponível na NBR 7211, 2009, mostra os limites da composição granulométrica do agregado miúdo: Tabela 1 - Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo (ABNT NBR 7211, 2009)

7 2.3.2

Ensaio de determinação da massa específica O experimento foi realizado segundo a norma ABNT NBR 9776, 1987.

Foram utilizadas duas amostras secas de 500g, uma de areia natural e outra de areia britada. Em cada frasco de Chapman foi adicionada água até a marca de 200 ml e depois, a amostra de areia natural em um e a amostra de areia britada em outro. Os frascos foram devidamente agitados para acondicionar melhor as partículas dos agregados. Depois, foi feita a leitura de volume do conjunto água-agregado. A massa específica do agregado miúdo é calculada mediante a equação 3:

γ=

500 L−200

Equação 3

Onde:

γ : massa específica do agregado miúdo (deve ser expressa em g/cm3); L : leitura do frasco (volume ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo). 2.3.3

Ensaio de determinação da umidade superficial O experimento foi realizado segundo a norma ABNT NBR 9775, 1987.

A umidade superficial é definida como a água aderente à superfície dos grãos e é expressa em porcentagem da massa do agregado úmido em relação à massa do agregado seco. Para a realização do ensaio, foram utilizados 500g de areia natural úmida. No frasco de Chapman foi adicionada água até a marca de 200 ml e depois, a amostra de areia natural úmida e em outro frasco, nas mesmas condições, foi adicionada a amostra de areia britada. Os frascos foram devidamente agitados para acondicionar melhor as partículas dos agregados. Depois, foi feita a leitura de volume do conjunto água-agregado. A umidade superficial do agregado miúdo é calculada mediante a equação 4:

h(%) =

100[500−(L−200)γ] γ(L−700)

Onde: h : porcentagem de umidade;

γ : massa específica do agregado miúdo; L : leitura do frasco (volume ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo).

Equação 4

8 2.3.4

Ensaio de determinação da massa unitária

O experimento foi realizado segundo as normas ABNT NBR NM 45, 2006 e ABNT NBR 7251, 1982. Foram utilizados dois recipientes quadrados metálicos que foram levados à balança e tiveram seu peso determinado. Depois, foram adicionados areia natural e areia britada com uma pá em cada um dos recipientes, colocando de forma cuidadosa para não adensar a amostra. A areia foi colocada além da capacidade dos recipientes e depois foi nivelada utilizando uma espátula. Os recipientes com o material foram levados à balança e tiveram seu peso determinado. A massa unitária do agregado miúdo é calculada mediante a equação 5:

γ unit =

mar −ma V

Equação 5

Onde:

γ unit : a massa unitária do agregado, em kg/m³; mar : a massa do recipiente mais o agregado, em kg; mr : a massa do recipiente vazio, em kg; V : o volume do recipiente, em m³. 2.4

RESULTADOS

2.4.1

Ensaio de composição granulométrica A massa M1 da amostra é igual a 1000 g e ela foi obtida por separação mecânica.

Os dados encontrados para a massa das peneiras e do conjunto peneiras + agregados estão dispostos na tabela 2:

9

Peneiras (mm)

Tabela 2 - Resultados do peneiramento do agrado Massa Peneira Massa Amostra + Massa % Retida Vazia (g) Peneira (g) Amostra (g)

% Retida Acumulada

m1

m2

m1

m2

m1

m2

m1

m2

Média

6,3

465,11

472,84

466,1

474,13

0,99

1,29

0,1

0,1

0,1

0

4,8

516,23

520,8

526,86

532,7

10,63

11,9

1,1

1,2

1,2

1

2,4

596,49

485,3

689,7

614,8

93,21

129,5

9,3

13,0

11,2

13

1,2

449,26

566,2

729,9

846,9

280,64 280,7

28,1

28,2

28,2

41

0,6

401,88

517

596,4

662,5

194,52 145,5

19,5

14,6

17,1

58

0,3

386,96

437,1

522,3

616,5

135,34 179,4

13,5

18,0

15,8

74

0,15

335,76

346,5

511,23

504

175,47 157,5

17,6

15,8

16,7

90

0,075

327,65

373,4

383,3

432,9

55,65

59,5

5,6

6,0

5,8

96

Fundo

337,19

434,1

390,56

463,3

53,37

29,2

5,3

2,9

4,1

100

Total

3816,53 4153,24 4816,35 5147,73 999,82 994,49

100

100

100

O somatório de todas as massas retidas nas peneiras não pode diferir mais de 0,3% da massa M1. Como M1= 1000 g, não pode diferir mais de 3 g. O somatório do material retido em cada peneira no ensaio 1 de agregado miúdo (até a peneira 0,075 mais o fundo) foi igual a 999,82 g e no 2 foi igual a 994,49 g. O erro foi de 0,18 g para o ensaio 1, estando dentro da norma NBR NM 248, 2003, e de 5,51 g para o ensaio 2, estando fora dos limites da mesma norma. Além disso, a porcentagem retida em cada peneira de m1 não pode diferir mais de 4% da porcentagem de m2. As diferenças apresentadas nas peneiras 0,6 e 0,3 foram maiores que 4% e está fora da norma NBR NM 248, 2003. Esses erros levariam à repetição do ensaio. O módulo de finura é calculado como:

1+13+41+58+74+90 = 2,77 100 No experimento, a dimensão máxima foi de 4,8 mm que possuía 1% de massa retida acumulada. Segue abaixo o gráfico 1 da Porcentagem Retida Acumulada (%) em função da Abertura da Peneira (mm):

10 Gráfico 1 - Curva granulométrica da areia

De acordo com a tabela 1 a amostra estudada está majoritariamente na zona ótima. 2.4.2

Ensaio de determinação da massa específica Os resultados obtidos no ensaio de massa específica estão presentes na tabela 3: Tabela 3 - Resultados do ensaio de massa específica

Areia Natural

Areia Britada

Massa (g)

500

500

L (cm³)

389

383

γ (g/cm³)

2,646

2,732

Os agregados estudados são, portanto, classificados em agregados normais, já que possuem massa específica entre 2000 kg/m³ e 3000 kg/m³. 2.4.3

Ensaio de determinação da umidade superficial Os resultados obtidos no ensaio de umidade superficial estão presentes na tabela 4:

11 Tabela 4 - Resultados do ensaio de umidade superficial

2.4.4

Areia Natural

Areia Britada

Massa (g)

500

500

L (cm³)

408

403

h (%)

6,519

6,729

Ensaio de determinação da massa unitária

Os recipientes de 15 dm³ de volume obtiveram os seguintes resultados antes e depois da inclusão dos agregados: - Massa do recipiente 1: 7,48 kg - Massa do recipiente 2: 7,37 kg - Massa do recipiente 1 + areia natural: 30,69 kg - Massa do recipiente 2 + areia britada: 31,28 kg Os resultados obtidos no ensaio de massa unitária estão presentes na tabela 5: Tabela 5 - Resultados do ensaio de massa unitária

Recipiente

Massa do agregado (kg)

Volume (dm³)

γ unit (kg/dm³)

1

23,21

15

1,547

2

23,91

15

1,594

12 3

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

O ensaio para determinação da massa específica dos agregados é importante para o cálculo de consumo dos materiais. De acordo com o resultado, os agregados podem ser classificados em leves, normais e pesados. O resultado encontrado para a areia natural foi de 2,646 g/cm³ e para a areia britada foi de 2,732 g/cm³. Os agregados estudados são, portanto, classificados em agregados normais, já que possuem massa específica entre 2000 kg/m³ e 3000 kg/m³. O ensaio para determinação da massa unitária dos agregados é importante para a transformação massa/volume. O resultado encontrado para a areia natural foi de 1,547 kg/dm³ e para a areia artificial foi de 1,594 kg/dm³. O ensaio para determinação da umidade superficial dos agregados é indispensável para a correção da quantidade de água nos traços dos agregados. O teor de umidade calculado para a areia natural foi de 6,519% e para a areia britada foi de 6,729%. Para o ensaio de distribuição granulométrica, foi encontrado uma amostra da zona ótima e um módulo de finura de 2,77%. Também neste ensaio, o valor da massa final total do segundo peneiramento excedeu o máximo de 3 g de erro em relação ao peso inicial de material o que levaria ao descarte do ensaio, mas isso não foi feito devido a restrição de tempo da aula e a característica apenas demonstrativa da aula. Saber a distribuição granulométrica dos agregados a serem utilizados na produção de concreto ou argamassa é importante para que sejam utilizados agregados que ocupem o maior volume possível, diminuindo o índice de vazios e favorecendo a resistência mecânica e durabilidade do material. Além de que, no concreto e na argamassa, é o cimento que preenche os vazios entre os agregados. Por ser o cimento um material caro e cuja produção agride o meio ambiente, uma forma de reduzir o seu consumo é aumentando a densidade de empacotamento do agregado. Ao realizar esse relatório foi possível compreender melhor a importância dos agregados, bem como as diversas características que eles podem adquirir ou suas próprias propriedades e classificações. Sabendo-se da enorme importância que os agregados têm para a produção de concretos e argamassa, foi relevante aprender isso, ainda mais de forma prática.

13 REFERÊNCIAS Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 7211: Agregados para concreto Especificação, Rio de Janeiro, 2009. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR NM 248: Agregados Determinação da composição granulométrica, Rio de Janeiro, 2003. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 9776: Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman - Método de ensaio, Rio de Janeiro, 1987. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 9775: Agregados - Determinação da umidade superficial em agregados miúdos por meio do frasco de Chapman - Método de ensaio, Rio de Janeiro, 1987. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 7251: Agregado em estado solto Determinação da massa unitária, Rio de Janeiro, 1982. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR NM 45: Agregados Determinação da massa unitária e do volume de vazios, Rio de Janeiro, 2006....