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Fabio Carvalho Lima, Juliano Gasparetto, José Dianin Junior Maria Eduarda Parodi Krystel Wassmer Relatório Técnico -Argamassa - Ensaios: Estado Fresco e Estado Endurecido Foz do Iguaçu-PR/Brasil 2015 Fabio Carvalho Lima, Juliano Gasparetto, José Dianin Junior Maria Eduarda Parodi Krystel Wassmer Relatório Técnico -Argamassa - Ensaios: Estado Fresco e Estado Endurecido Relatório técnico de aula prática apresentado à disciplina de Materiais de Construção II, do curso de Engenharia Civil do Centro Uni- versitário Dinâmica das Cataratas, de Foz do Iguaçu sob a orientação da profa.Kathleen Risson Centro Universitário Dinâmica Das Cataratas – UDC Curso de Engenharia Civil Foz do Iguaçu-PR/Brasil 2015 Resumo Com o objetivo de aprofundar o conhecimento da argamassa de revestimento como material de construção, foram realizados os seguintes ensaios, determinação do índice de consistência, determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado, que foram feitos com a argamassa no estado fresco, e os ensaios, resistência à tração na flexão e à compressão e densidade da massa aparente no estado endurecido, os dois últimos no estado endurecido da argamassa.Verificou-se que o traço utilizado de argamassa mista, além de ser adequado para assentamento de alvenaria de vedação, pode também ser usado na complementação da alvenaria (encunhamento) Palavras-chave: Argamassa, cal hidratada, cimento, desempenho dos revestimentos, propriedades mecânicas. Lista de ilustrações Figura 1 – Mesa para determinação do índice de consistência e paquímetro digital 15 Figura 2 – Molde Cilíndrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Figura 3 – Preparação dos corpos prismáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figura 4 – Máquina de teste de compressão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Figura 5 – Corpo de prova cilíndrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figura 6 – Índice de consistência 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Figura 7 – Índice de consistência 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Figura 8 – Índice de consistência 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Figura 9 – grupo 01 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Lista de tabelas Tabela 1 – Dados experimentais - compressão dos corpos cilíndricos . . . . . . . . 33 Tabela 2 – Dados experimentais - compressão do corpo prismático . . . . . . . . . 33 Lista de abreviaturas e siglas ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR NM 13276 Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Preparo da Mistura e determinação do índice de consistência NBR NM 13278 Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado Sumário Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 I PREPARAÇÃO DOS ENSAIOS - ESTADO FRESCO (AR- GAMASSA) 13 II PREPARAÇÃO DOS ENSAIOS - ESTADO ENDURE- CIDO (ARGAMASSA) 17 III REFERENCIAIS TEÓRICOS 21 IV RESULTADOS - ESTADO FRESCO 27 V RESULTADOS - ESTADO ENDURECIDO 31 1 CONCLUSÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 11 Introdução INTRODUÇÃO Alguns milênios de história da civilização são testemunhas do bom êxito do uso da cal como aglomerante em obras civis, tais como nas pirâmides egípcias e em monumentos romanos que perduram até os nossos dias. A Europa foi o berço de gerações de artesãos da construção civil que utilizaram, com sucesso, a cal como aglomerante único em argamassas de assentamento e de revestimento, ou associada ao gesso ou a pozolanas. O último século consagrou o emprego de cimento Portland, majoritariamente aplicado nas obras estruturais de concreto, mas também como aglomerante principal em argamassas mistas de revestimento e de assentamento. As argamassas mistas passaram a ser amplamente utilizadas, especialmente porque a cura é bem mais rápida que na argamassa simples de cal. Por isso, propicia ao crescente mercado da construção civil, ganho expressivo no volume de produção e favorece a sua industrialização. Basicamente, os ensaios realizados no estado fresco e no estado endurecido, são realizados sobre as normas ABNT, com o objetivo de se verificar se dado o traço de argamassa ensaiado, se o mesmo pode ser caracterizado pelos ensaios e usado como argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos. Parte I Preparação dos Ensaios - Estado fresco (Argamassa) 15 Para a realização deste ensaio, foi utilizado uma argamassa mista, com o seguinte traço fornecido pela professora: 1:2:8 (cimento:cal:areia natural) - massa. A quantidade utilizada de cada material em massa foi: • cimento(CPII Z 32) - 300g; • cal (CH - III) - 600 g; • areia natural - 2400 g; • água - 400 ml. A aparelhagem utilizada neste ensaio foi: • balança com resolução de 0,1 g; • paquímetro para medições até 300 mm, com resolução de 1 mm. • mesa para índice de consistência, conforme NBR 7215; • molde tronco cônico, conforme a NBR 7215; • soquete metálico, conforme a NBR 7215. Figura 1: Mesa para determinação do índice de consistência e paquímetro digital Fonte: Os Autores 16 Introdução O procedimento experimental, basicamente em nos passos a descritos a seguir: 1. Homogenização do traço 2. Encher o molde tronco-cônico, colocado de modo centralizado sobre a mesa para índice de consistência.Enquanto um operador segura o molde firmemente, o outro deve enchê-lo em três camadas sucessivas, com alturas aproximadamente iguais, e aplicar em cada uma delas, respectivamente, 15, 10 e 5 golpes com o soquete, de maneira a distribuí-las uniformemente. item acionar a manivela da mesa para índice de consistência, de modo a que a mesa suba e caia 30 vezes em 30 s de maneira uniforme. 3. medir com o paquímetro o espalhamento do molde tronco-cônico original de arga- massa, após a ultima golpe Parte II Preparação dos Ensaios - Estado Endurecido (Argamassa) 19 A argamassa é a mesma do ensaio de determinação do índice de consistência. Os aparelhos usados para a preparação deste ensaio são: • Moldes prismáticos metálicos que consistem em armações abertas com paredes removíveis, formando três compartimentos quando montados, capazes de servirem de molde para três corpos de prova de 4 cm x 4 cm x 16 cm; • Moldes cilíndricos com diâmetro de 5 cm e altura de 10 cm; • Máquina para ensaios de resistência a tração na flexão e de compressão; Foram moldados três corpos de prova prismáticos cilíndricos (D 5 cm e H 10 cm) Foi moldado um corpo de prova prismático retangular (4 cm x 4 cm x 16 cm) Preparação dos moldes Foi aplicado uma camada de óleo mineral nas faces internas dos moldes, e realizado a remoção do excesso com papel toalha, esse processo é feito para facilitar a remoção do corpo de prova. Figura 2: Molde Cilíndrico Fonte: Os Autores Corpo de Prova Cilíndrico Com o molde fixo a mesa, foi colocado argamassa em três camadas, e no final de cada camada era aplicado 15 golpes com ajuda de um bastão metálico visando reduzir o índice de vazios. Ao término das três camadas foi realizado o arrasamento dos corpos de prova prismáticos cilíndrico com a régua metálica. Os corpos de prova permaneceram durante 48 horas nos moldes, foram desmoldados e mantidos nas condições ambientais do laboratório da UDC. Corpo de Prova Prismático Retangular 20 Introdução Com o molde fixo a mesa de adensamento, foi colocado argamassa em três camadas, e no final de cada camada era aplicado 30 golpes de queda na mesa de adensamento. Termino das três camadas foi realizado o arrasamento dos corpos de prova prismáticos retangulares com a régua metálica. Figura 3: Preparação dos corpos prismáticos Fonte: Os Autores A máquina onde será realizada o teste de compressão. Figura 4: Máquina de teste de compressão Fonte: Os Autores Parte III Referenciais teóricos 23 A cal é um aglomerante responsável porpropriedades peculiares na construção civil. Destaque especial cabe a à plasticidade que a cal confere às pastas e argamassas no estado fresco, permitindo maiores deformações no estado endurecido e sem fissuração, o que não ocorre, com frequência, em caso de se empregar somente cimento Portland. Compondo ainda com o cimento, as argamassas com cal apresentam capacidade de retenção de água, garantindo que a argamassa retenha água de amassamento por um tempo mais prolongado e, com isso, favorece a hidratação do cimento. As pequenas dimensões das partículas de cal favorecem a retenção de água, o endurecimento e a aderência da argamassa ao substrato. As argamassas no estado fresco que contém cal apresentam preenchimento mais eficiente dos vazios do substrato, em decorrência da sua maior trabalhabilidade e plastici- dade. Verifica-se também menor aparecimento de fissuras na argamassa endurecida, por ocorrer menor retração hidráulica durante a cura ou por efeito de movimentação térmica dos componentes. Uma das maneiras de se caracterizar a argamassa é através do seu índice de consistência, que neste ensaio será realizado através de 3 medidas consecutivas do diâmetro da amostra utilizando-se o paquímetro. O índice de consistência da argamassa corresponde à média das três medidas do diâmetro, expressa em milímetros e arrendonda ao número inteiro mais próximo. Para a determinação da massa específica da argamassa do ensaio utilizaremos a seguinte equação: Me = m V (1) onde, • Me = massa específica da argamassa amostrada; • m = massa da argamassa(g); • v = volume do recipiente que contém a argamassa Procedimento de ruptura dos corpos de prova (cilíndrico e prismático) Resistência a tração na flexão prisma retangular Foi posicionado o corpo de prova prismático retangular nos dispositivos de apoio do equipamento de ensaio, respeitando que a face rasada não fique em contato com os apoios nem com o dispositivo de carga Foi aplicado uma carga na prensa em KN até a ruptura do corpo de prova; Foi calculado a tração na flexão segundo a equação: 24 Introdução Rt = 1, 5.F t.L 403 (2) Onde: • Rt: é a resistência a tração na flexão, em megapascais; • Ft: é a carga aplicada verticalmente no centro do prisma, em newtons; • L: é a distância entre os suportes em milímetros Resistência a compressão axial do prisma retangular Utilizamos as metades do corpo de prova prismático retangular que se partiu no ensaio de flexão, posicionamos no dispositivo de apoio do equipamento de modo que a face rasada não fique em contato com o dispositivo de apoio nem com o dispositivo de carga Foi aplicado uma carga na prensa em KN até a ruptura do corpo de prova A resistência a compressão é calculada segundo a equação: Rc = Fc 1600 (3) Onde: • Rc: é a resistência a compressão em megapascais; • Fc: é a carga máxima aplicada em newton; • 1600 é a área da seção considerada quadrada do corpo de prova (40x40x40)mm. Resistência a compressão axial do prisma cilíndrico Utilizamos os prismas cilíndricos, posicionamos no dispositivo de apoio do equipa- mento de modo que a face rasada não fique em contato com o dispositivo de apoio nem com o dispositivo de carga. Figura 5: Corpo de prova cilíndrico 25 Foi aplicado uma carga na prensa em KN até a ruptura do corpo de prova A resistência a compressão é calculada segundo a equação Rc = Fc 1, 963 (4) onde: • Rc: é a resistência a compressao em megapascais; • Fc: é a carga máxima aplicada em newton; • 1.963 é a área da seção considerada circular do corpo de prova(At = πr2) Parte IV Resultados - Estado fresco 29 Os diâmetros obtidos na mesa de índice de consistência foram: 1. D1 = 251,23 2. D2 = 253,47 3. D3 = 260,12 4. Dmédia = 254,94 Figura 6: Índice de consistência 1 Fonte: Os Autores As medidas do ensaio de determinação da massa específica são: • v = 400 cm3 • m = 803.4 g E usando a equação III, determinamos que a massa específica da argamassa ensaiada é Me = 2, 0g/cm3. 30 Introdução Figura 7: Índice de consistência 2 Fonte: Os Autores Figura 8: Índice de consistência 3 Fonte: Os Autores Parte V Resultados - Estado endurecido 33 Considerando-se as recomendações, da NBR 13279:2005, com relação ao tratamentos dos dados dos ensaios de tração e compressão, dos corpos cilíndricos e prismático obtivemos os seguintes resultados: Tabela 1: Dados experimentais - compressão dos corpos cilíndricos corpos cilíndricos 01 02 03 Resistência à compressão (Mpa) 1,73 1,52 1,65 Fonte: Os autores O resultado do ensaio de flexão do prisma, utilizando a equação 2, Rt = 1,5.380.80 403 = 0, 72MPa E por fim utilizando a equação 3 e as • Fc1 = 2550; • Fc2 = 3210, teremos os seguintes resultados. Tabela 2: Dados experimentais - compressão do corpo prismático lado 1: prisma retangular 1,59 MPa lado 2 : prisma retangular 2,00 MPa Fonte: Os autores Adequação dos resultados a exigência da norma Resultado Individual: calcular a resistência a tração na flexão e a resistência a compressão em megapascal, o resultado deve ser arredondado ao centésimo mais próximo Resistência média: calcular a resistência média do corpo de prova ensaiado a tração na flexão e a resistência média dos corpos de prova ensaiados a compressão, o resultado deve ser arredondado ao décimo mais próximo. Tração na flexão Rm= 0,72 Mpa Compressão Prisma Retangular Rm = 1.59+2.09 2 = 1, 8MPa 34 Introdução Compressão Prisma Cilíndrico Rm = 1.73+1,52+1,65 3 = 1, 63MPa Desvio absoluto máximo: o desvio absoluto máximo da série de corpo de provas é a diferença entre a resistencia média e a resistencia individual que mais se afasta desta média para mais ou para menos, o valor deve ser arredondado ao décimo mais próximo. Desvio Absoluto máximo: 0,11 MPa Resistência a tração na flexão: quando o desvio absoludo máximo for superior a 0,3 MPa deve ser calculada uma nova média, desconsiderando o valor discrepante, identificando-o no relatório de ensaio com asterisco. Não foi necessário 35 1 Conclusão Foi preparado uma argamassa mista, composta de cimento Portland, cal hidratada dolomítica CH III e areia. A argamassa foi misturada manualmente até obter um massa homogênea, a partir disso foram feitos os ensaios, como explicado nas seções anteriores. A partir do índice de consistência fixado pela professora, a quantidade de água empregada de forma a obter este índice de 255 ± 10mm, a seção anterior contém os resultados de caracterização do estado fresco. Verificamos em artigos que, as relações de cal e cimento sobre o material seco(ou seja, o total de aglomerante + areia, em massa) são parâmetros que permitem avaliar a influência específica da cal ou do cimento numa dada argamassa, em relação às propriedades consideradas, vimos que alguns destes parâmetros estão ligados as propriedades mecânicas. Outro ponto a considerar, é o tipo de cal, verificamos que ao se usar um cal II por exemplo aumenta-se a resistência a compressão da argamassa, em detrimento da trabalhabilidade, já para a cal III, melhora-se a trabalhabilidade, mas perde-se resistência a compressão. Considerando as resistências médias e comparando com a NBR 13281 – Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos, o traço passado em laboratório 1: 2: 8 demonstrou que pode ser utilizado como argamassa para assentamento em alvenaria de vedação sendo e como argamassa para complementação da alvenaria (encunhamento). 37 Apêndice Como exigido pela professora segue uma foto do grupo no dia dos ensaios de argamassa. Figura 9: grupo 01 Folha de rosto Resumo Lista de ilustrações Lista de tabelas Lista de abreviaturas e siglas Sumário Introdução Preparação dos Ensaios - Estado fresco (Argamassa) Preparação dos Ensaios - Estado Endurecido (Argamassa) Referenciais teóricos Resultados - Estado fresco Resultados - Estado endurecido Conclusão