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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG CETNRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS – CTRN UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO EXPERIMENTAL TURMA: 03 PROFESSORA: ANA MARIA GONÇALVES DUARTE MENDONÇA ALUNOS: - FRANCISCO DE ASSIS CORREIA DINIZ FILHO (120110764) - JOÃO PEDRO SILVEIRA SALUSTIANO (120110367) ENSAIO – CONCRETO CAMPINA GRANDE, 25/01/2023 SUMÁRIO 1. INTROUÇÃO ........................................................................................................................ 3 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 4 3. ENSAIO – DOSAGEM ......................................................................................................... 7 4. ENSAIO DE ABATIMENTO OU SLUMP TEST ........................................................... 10 5. ENSAIO DE RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO SIMPLES .......................................... 14 6. CONCLUSÕES ................................................................................................................... 17 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 18 3 1. INTRODUÇÃO O presente relatório tem como objetivo descrever e discutir os ensaios sobre concreto realizados no laboratório da disciplina de Materiais de Construção Experimental da UFCG. Dentre esses ensaios tem-se: - Dosagem do concreto - Slump Test - Ensaio de resistência a compressão. 4 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA a. Definição – Concreto O concreto pode ser definido como o resultado da mistura de cimento (aglomerante), brita (agregado graúdo), areia (agregado miúdo) e água. Sendo que o cimento, ao ser hidratado pela água, forma uma pasta resistente e aderente aos fragmentos de agregados formando um bloco monolítico. No preparo do concreto, utilizam-se também aditivos e adições que são produtos fundamentais para melhorar o desempenho. Historicamente, o uso desses materiais aumentou à medida que crescer a necessidade de se obter concretos com características especiais. O concreto também pode ser classificado de maneira genérica como estrutural e não estrutural. O primeiro é utilizado, como o próprio nome já diz, nas estruturas de uma construção, devendo se ater em oferecer uma resistência suficiente para manter a construção de pé. O segundo, como por exemplo, o concreto magro, é utilizado em partes não estruturais por possuir uma menor resistência. Figura 1: Lançamento do concreto em estruturas b. Tipos de concreto - CONCRETO SIMPLES: o tipo de concreto mais comum e utilizado na construção civil, normalmente utilizado e aplicado diretamente no solo e em estruturas como fundações, lajes, colunas e pisos. Oferece uma ótima resistência a compressão, mas deixa a desejar em esforços como a tração e flexão. 5 - CONCRETO ARMADO: de maneira a conseguir que esse material resista a esforços de tração e flexão, utiliza-se armaduras dentro do concreto a fim de conseguir suportar esses esforços, dessa forma, surge o concreto armado que é utilizado nas mais diversas estruturas dentro da construção civil. Figura 2: Concretagem de uma laje armada - CONCRETO PROTENDIDO: a fim de garantir que haja um maior alcance dos vãos sem que haja a necessidade de colunas para o apoio, o concreto protendido surge a fim de reduzir o tamanho da flecha que surgem pelos esforços de tração. Dentro das vantagens dessa técnica, podemos citar a redução na incidência de fissuras e diminuição na dimensão das peças devido à maior resistência dos materiais empregados. - CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO: calculado para se obter uma elevada resistência e durabilidade. Com a utilização de adições e aditivos especiais, sua porosidade e permeabilidade são reduzidas, tornando as estruturas elaboradas com este tipo de concreto. O CAD tem suas resistências superiores a 40Mpa, o que é de extrema importância para estruturas que necessitem ser compostas por peças com menores dimensões. c. Propriedades do Concreto O concreto possui diferentes propriedades a depender do seu estado: fresco ou endurecido. Com isso, podemos observar: 6 ESTADO FRESCO: - Trabalhabilidade: capacidade da modelagem e moldabilidade do material a fim de se conformar no local onde for depositado; - Segregação: separação do agregado graúdo da argamassa; - Exsudação: forma particular de segregação em que a água da mistura percola a superfície do concreto após o seu adensamento. ESTADO ENDURECIDO: - Permeabilidade: quanto menor o teor de vazios da peça de concreto no estado endurecido, maior é a durabilidade da obra. - Durabilidade: a deterioração do concreto resulta quase sempre de ações mecânicas, físicas e químicas. 7 3. ENSAIO – DOSAGEM A dosagem do concreto está relacionada com a quantidade constituinte de cada material que compõe a mistura do concreto através de um determinado traço. Ele mostra a quantidade de areia e de brita que devem ser usadas na mistura para uma unidade de cimento. Um traço 1:2:3 indica, por exemplo, que uma parte será de cimento, duas partes serão de areia e 3 partes serão de brita, obedecendo essa ordem. Numa obra, a dosagem pode ser feita de forma prática ou racional. O primeiro modo é medido em volume e é baseado na experiência do profissional ou técnico, indicado e utilizado em concretos de resistência moderada que são empregadas em pequenas construções. A dosagem racional, por sua vez, medida em massa, é exercida em concreteiras especializadas que atendem obras de médio a grande porte. a. Objetivos Além de realizar a dosagem do concreto, também discutir os resultados e procedimentos da dosagem. b. Materiais - Cimento Portalnd; - Água; - Areia; - Brita; - Balança; - Misturador mecânico. c. Métodos Os métodos que podem ser utilizados para o preparo da mistura do traço podem ser manuais ou com o auxílio de uma betoneira. Lembrando que os requisitos estabelecidos para o concreto foram: 8 - Abatimento de 40mm a 60mm; - Controle de qualidade razoável: Sd = 5,5 Mpa; - Fck = 25 Mpa. O processo manual consiste em separar as proporções definidas dos materiais do traço de concreto e misturá-los na ordem correta. Inicialmente, junta-se o cimento a areia, mexe até formar uma mistura homogênea, acrescenta a brita, mistura novamente e só então deve ser adicionada a água, lentamente e com cuidado. Já na betoneira, a combinação dos materiais deve ser iniciada pela brita, acrescentando uma parte de água em seguida, depois o cimento, mais água, a areia e o restante da água. Por fim, acrescenta-se aditivos que possam melhorar a qualidade do concreto. d. Resultados A resistência obtida do concreto com 28 dias é determinada pelo seguinte cálculo: Fcd28 = 25 + 1,65 x 5,5 = 34,075 Mpa Depois de realizado o cálculo da resistência obtida, deve-se partir para a próxima etapa que é a obtenção da relação água/cimento. Lembrando que a determinação dessa relação segue a curva de Abrams, onde seleciona-se a linha da resistência normal do cimento desejada e a resistência a compressão do concreto, e através da intersecção entre a linha de resistência do concreto e a do cimento, se encontra a relação a/c. Figura 3: Tabela utilizada para determinação da relação água/cimento 9 Depois de realizada a análise gráfica, determinou-se que a relação água/cimento do traço de concreto utilizado foi a de 0,47. E a partir daí, determina-se o consumo de água no traço, obtido através da seguinte relação: Dessa maneira, temos: - Cc = 2,4kg; - Cm = 4,488 kg; - Cb = 5,904 kg; - Cc = 1,128 kg. Desse modo, obtivemos as seguintes proporções para o traçode concreto: 1 : 1,87 : 2,46 : 0,47 10 4. ENSAIO DE ABATIMENTO OU “SLUMP TEST” O Slump Test, ou teste de abatimento do concreto, é um meio rápido de definir as características do concreto fresco momentos antes de sua aplicação, independente se é um concreto usinado produzido por uma central, ou se produzido no próprio canteiro de obras, fazendo parte do controle tecnológico. O slump test mede a consistência do concreto para conferir a trabalhabilidade e verificar se aquele concreto poderá ser utilizado para concretar determinada peça na obra. Esse ensaio é conhecido por ser relativamente simples de realizar e demanda uma amostra não muito grande do material, apesar disso, deve sempre ser executado por uma pessoa devidamente qualificada. O slump test fica restrito a alguns tipos de concreto, como é o caso do concreto auto adensável, onde devem ser empregados outros tipos de ensaios, como por exemplo, o slump flow test que é o ensaio de espalhamento em uma superfície. a. Objetivos Determinar a consistência do concreto para um traço determinado através do ensaio de abatimento do concreto, também conhecido como slump test. b. Materiais - Concreto; - Molde em forma de tronco de cone; - Haste de compactação; - Placa base; - Régua ou trena. c. Métodos O ensaio de abatimento de tronco de cone foi realizado baseando-se na norma NBR16889 DE 12/2020 (Concreto — Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone) que é realizado da seguinte forma: Molhou-se a base, haste e tronco, de maneira que evite aderência do material nas paredes. Uma amostra do concreto fresco foi coletada e 11 despejada em 3 camadas no interior do tronco de cone. A primeira camada teve mais ou menos 10cm de espessura, com a aplicação de 25 golpes. Logo em seguida, para as duas outras camadas, o concreto foi despejado de forma equivalente juntamente a aplicação de 25 golpes uniformes na área do concreto. Posteriormente, retirou-se a rebarba do tronco, nivelou-se o concreto junto ao limite do tronco de cone e, após isso, este foi puxado verticalmente de maneira cautelosa e lenta, e mediu-se o abatimento do concreto. De forma a ter uma melhor percepção do procedimento, pode-se ter um melhor entendimento através do registro feito na Figura 4 abaixo. Figura 4 – Procedimento de preenchimento e nivelamento do cone Assim, retirado o molde, foi obtido o abatimento através da diferença entre a altura do molde posicionado ao lado do concreto desmoldado com o auxílio de uma régua. Podemos ver melhor através da Figura 5. Figura 5 - Primeira aferição do abatimento do tronco de cone 12 Desse modo, foi constatado que o abatimento esperado de 40 ± 60 não foi alcançado, tendo em vista que foi aferido um valor de 15mm. Logo, para se alcançar o abatimento desejado, foi adicionado um aditivo superplastificante com o intuito de aumentar a trabalhabilidade do concreto e, consequentemente, aumentar a diferença entre a altura do molde posicionado ao lado do concreto desmoldado. Sendo assim, foi adicionado esse aditivo na quantia de 0,05% da massa do cimento e feita novamente a mistura do concreto. Com essa nova mistura, foi realizado novamente o abatimento do tronco de cone, conforme ilustrado na Figura 6 a seguir. Figura 6 - Segunda aferição do abatimento do tronco de cone Dessa maneira, foi constatado novamente que o abatimento esperado de 40 ± 60 não foi alcançado, tendo em vista que foi aferido um valor de 30mm. Logo, para se alcançar o abatimento desejado, foi adicionado mais aditivo superplastificante na quantia de 0,05% da massa do cimento e feita novamente a mistura do concreto. Por fim, com essa nova mistura, foi realizado novamente o abatimento do tronco de cone e aferida a altura. Portanto, mesmo com mais adição do aditivo superplastificante, o valor obtido na diferença entre a altura do molde posicionado ao lado do concreto desmoldado permaneceu a de 30mm, não alcançando o abatimento esperado de 40 ± 60. d. Resultados Sendo assim, de forma resumida, foram obtidos os seguintes valores nas três aferições do abatimento do tronco de cone, conforme Tabela 1 abaixo. Tabela 1 - Resultados das aferições do abatimento do tronco de cone Medida obtida Abatimento 1 15mm Abatimento 2 30mm Abatimento 3 30mm 13 e. Análise dos resultados Portanto, no ensaio de abatimento, foram obtidos valores pequenos para o abatimento, o que representa uma baixa trabalhabilidade do concreto. Na prática, este concreto de baixo f a/c é mais utilizado em pilares e elementos estruturais densamente armados, devido à sua alta resistência. Sendo assim, é possível também verificar algumas fontes de erro na execução do Slump test, tais como a não execução dos golpes corretamente para preenchimento do cone e erros na leitura da altura do abatimento, e também o aditivo superplastificante pode não ser de uma qualidade boa, não entregando a trabalhabilidade esperada para o concreto 14 5. ENSAIO DE RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO SIMPLES A resistência a compressão simples é um método capaz de avaliar a qualidade do concreto em relação a sua resistência e desempenho, de maneira que possa conhecer a sua capacidade de suporte antes da aplicação em uma construção. Sendo assim, as propriedades do concreto estão diretamente ligadas à segurança e à estabilidade estrutural, sendo o ensaio de resistência à compressão capaz de indicar eventuais variações da qualidade de um concreto, seja com relação à dosagem, seja quanto a seus insumos. Desde o momento em que o concreto é preparado na concreteira até a aplicação na obra, há uma série de fatores que podem colocar em risco sua resistência e desempenho. Entre eles, é possível destacar o atraso no caminhão-betoneira que ultrapassa os limites previstos em norma, as mudanças climáticas ou mesmo a adição excessiva de água na mistura em uma tentativa de assegurar maior trabalhabilidade. Com isso, é notável a importância da realização de testes laboratoriais para confirmar se a resistência do concreto fornecido é a mesma prevista em projeto. Tal controle de qualidade é fundamental para garantir a vida-útil da estrutura, bem como a segurança dos funcionários da obra e de todas as outras pessoas, proprietárias ou não, que irão usufruir do empreendimento no futuro. a. Objetivo Aferir a resistência esperada do concreto através do ensaio de resistência a compressão simples. b. Método Antes do procedimento de rompimento dos corpos de prova de concreto, é preciso realizar a devida moldagem desses corpos de prova. Para isso, antes, é necessário lubrificar os moldes de maneira que facilite o desmolde e não fique partículas do concreto aderido nas paredes. Feito isso, foi moldado dois corpos de prova. A moldagem foi realizada com 3 camadas cada, com aplicação de 12 golpes por camada. Após 24 horas foi realizado o desmolde dos corpos de prova e sem seguida iniciado o processo de cura através da submersão em um tanque com água durante 7 dias. Já para realização do experimento, é necessário medir o volume corpo de prova e aferir se há algum desnível no topo. Se houver desnível no topo, é necessário capear 16 o topo a fim de nivelar. O nivelamento vai proporcionar uma maior eficácia na obtenção dos resultados uma 15 vez que o desnível pode proporcionar dissipação descentralizada e consequentemente uma leitura da tensão suportada equivocada. Assim, sendo obtiedo os parâmetros volumétricos do corpo de prova, aferido se há algum desnível no topo, partimos para obtenção da resistência de cada corpo de prova, conforme ilustrado na Figura 7 abaixo. Figura 7 - Processo de rompimento do corpo de prova para determinação da resistência a compressão simples c. Resultados No ensaio realizado no laboratório,verificou-se os seguintes valores para as tensões máximas e cargas máximas para os dois corpos de prova em estudo, conforme Tabela 2 a seguir. Tabela 2 - Resultados obtidos no ensaio de resistência a compressão Corpo de prova Tensão Máxima (Mpa) Carga Máxima (kN) 01 16,058 126,116 02 10,055 78,976 d. Análise dos Resultados Através deste ensaio, se pode observar que, devido ao rompimento do concreto ter sido realizado aos 7 dias, é necessário estimarmos o valor esperado de sua resistência. Para isso, podemos utilizar a seguinte fórmula expressa na NBR 6118-2014: fcd=fckjγc≅β1fckγc → fck=fckjβ1 fcd=fckj𝛾c≅𝛽1fck𝛾c → fck=fckj𝛽1 β1𝛽1 é dado por: β1= exp {0,25 [1 − ( 287)12 ]}= 0,778𝛽1= exp {0,25 [1 − ( 287)12 ]}= 0,778 16 Onde: S=0,25 para concretos com cimento CPI ou CPII, substituindo, temos: 34=fckj0,778 →26,452 MPa 34=fckj0,778 →26,452 MPa Por outro lado, temos que o valor médio da tensão máxima entre os dois corpos de prova é dado por: Tensão média= 16,058+10,0552=13,0565 MPa Assim, comparando o valor médio da resistência a compressão (13,06 MPa) e a resistência esperada que é de 26,45 MPa, temos o seguinte erro experimental: Ep= Valormedido− Valorreferência Valorreferência ×100= 13,0565−26,45226,452 ×100= 50,64% Portanto, esse erro pode estar relacionado a diversos fatores, tais como uma maior relação de água cimento (o que resulta em maior permeabilidade e menor resistência), uma irregularidade no topo do corpo de prova ou até mesmo um adensamento ou cura deficiente. 17 6. CONCLUSÕES Em suma, os resultados do ensaio podem ser considerados como não satisfatórios, haja vista aos baixos abatimentos e resistência à compressão que foram verificadas. Vale salientar que a utilização do aditivo plastificante não gerou o resultado que toda a turma esperava, tendo em vista que tanto o segundo slump quanto o terceiro deram resultados de abatimentos iguais com o aumento da quantidade de aditivo. É necessário ainda observar e verificar a validade e condições de conservação do aditivo para ter uma melhor noção do ocorrido. 18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CARLOS DE ALMEIDA, Luiz. Concreto: notas de aula da disciplina. Univesidade Estadual de Campinas, 2022. Disponível em: http://www.fec.unicamp.br/~almeida/au405/Concreto.pdf. Acesso em: 27 dez. 2022. JOSÉ, Antônio et al. O CONCRETO COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO. Cadernos de Graduação - Ciências Exatas e Tecnológicas, Sergipe, p. 49-58, 1 out. 2013. Disponível em: file:///C:/Users/Administrator/Downloads/552-Texto%20do%20artigo-3674- 1-10- 20131029.pdf. Acesso em: 27 dez. 2022. FERREIRA DE SOUZA JUNIOR, Tarley. ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: Capítulo 1 - “GENERALIDADES”. [S. l.], 2015. Disponível em: file:///C:/Users/Administrator/Downloads/Apostila_Concreto.pdf. Acesso em: 27 dez. 2022
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