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TECNOLOGIA DO CONCRETO RELATÓRIOS DE ENSAIOS DE AGREGADOS Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Construção Civil – 2023.2. Aluna: Jaqueline Silva de Faria RA: 2023210750007 Engenheira Civil Prof. Yuri Vilas Boas Ortigara POUSO ALEGRE – MG 24/09/2023 RELATÓRIOS DE ENSAIO DE AGREGADOS Laboratório 1 O presente relatório tem como objetivo, apresentar os resultados dos ensaios realizados no laboratório de Tecnologia do Concreto na aula do dia 12 de setembro de 2023. 1 - ENSAIO DE GRANULOMETRIA: NBR 17054:2022: Agregados - Determinação da composição granulométrica — Método de ensaio Para a realização do ensaio de granulometria teve-se como referência os procedimentos apresentados na NBR 17054:2022, esta norma demostra os métodos adequados para a realização do ensaio, determinando-se a composição granulométrica dos agregados miúdos e graúdos utilizados para a produção de argamassa e concreto de cimento Portland. A Figura 1 apresenta alguns dos materiais (peneiras de série normal e intermediária, balança, bandejas, tampa e fundo com material, e agitador mecânico de peneiras) e um dos agregados utilizados no ensaio. Figura 1 – Materiais e Agregado. Fonte: Autor (2023). 1.1 Resultados do Ensaio As Tabelas 1, 2, 3 e 4 apresentam os valores dos cálculos realizados com a areia fina, argila expandida, pó de brita e areia média, respectivamente. Nelas pode-se observar os valores retidos nas peneiras, bem como a porcentagem retida acumulada para os materiais ensaiados. Cada tabela vem acompanhada de sua curva granulométrica (Figura 2, 3, 4 e 5), conforme especificações da NBR 7211:2022 – Agregados para concreto – Requisitos, constando seus Limites Inferiores da Zona Utilizável e da Zona Ótima e os Limites Superiores da Zona Utilizável e Zona Ótima. Tabela 1 - Dimensão Máxima Característica e Módulo de Finura da Areia Fina. Fonte: Autor (2023). Figura 2 - Limites da Distribuição Granulométrica da Areia Fina. Fonte: Autor (2023). Peneiras (mm) Tara (g) Peso Material mais Peneira (g) Massa Retida em (g) Massa Retida em (%) Retido Acumulado (%) Diâmetro Máximo (mm) Módulo de Finura Zona utilizávél Zona ótima Zona ótima Zona Utilizável 4,75 423,86 - - 0 0,00 0 0 5 10 2,36 399,08 399,38 0,30 0,06 0,06 2,36 0 10 20 25 1,18 329,06 330,33 1,27 0,27 0,33 5 20 30 50 0,6 330,13 334,17 4,04 0,85 1,18 15 35 55 70 0,3 309,75 344,81 35,06 7,39 8,58 50 65 85 95 0,15 294,67 666,55 371,88 78,41 86,99 85 90 95 100 FUNDO 384,97 446,67 61,70 13,01 100,00 100 100 100 100 474,25 100% Nota 1: diâmetro máximo se refere ao va lor retido acumulado da primeira peneira que deu uma porcentagem abaixo 5% Nota 2: módulo de finura é a soma das procentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal , dividida por 100. Granulometria Areia Fina Massa Inicial: 474,27 g 0,971 Total Limites da Distibuição Granulométrica do Agregado Miúdo NBR 7211 - Porcentagem, em massa, retida acumulada Limites Inferiores Limites Superiores 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 FUNDO R et id o A cu m u la d o % Peneiras mm Curva Granulométrica Areia Fina Áreia Fina ZU Inferior ZU Superior ZO Inferior ZO Superior Tabela 2 - Dimensão Máxima Característica e Módulo de Finura da Argila Expandida. Fonte: Autor (2023). Figura 3 - Limites da Distribuição Granulométrica da Argila Expandida. Fonte: Autor (2023). Peneiras (mm) Tara (g) Peso Material mais Peneira (g) Massa Retida em (g) Massa Retida em (%) Retido Acumulado (%) Diâmetro Máximo (mm) Módulo de Finura Zona utilizávél Zona ótima Zona ótima Zona Utilizável 4,75 423,86 427,47 3,61 1,06 1,06 4,75 0 0 5 10 2,36 399,08 460,79 61,71 18,14 19,21 0 10 20 25 1,18 329,06 422,64 93,58 27,51 46,72 5 20 30 50 0,6 330,13 439,39 109,26 32,12 78,85 15 35 55 70 0,3 309,75 372,97 63,22 18,59 97,43 50 65 85 95 0,15 294,67 300,50 5,83 1,71 99,15 85 90 95 100 FUNDO 384,97 387,87 2,90 0,85 100,00 100 100 100 100 340,11 100,00 Nota: diâmetro máximo se refere ao va lor retido acumulado da primeira peneira que deu uma porcentagem abaixo 5% Nota 2: módulo de finura é a soma das procentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal , dividida por 100. Total Granulometria Argila Expandida Massa Inicial: 339,85 g 3,424 Limites Inferiores Limites Superiores Limites da Distibuição Granulométrica do Agregado Miúdo NBR 7211 - Porcentagem, em massa, retida acumulada 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 FUNDO R et id o A cu m u la d o % Peneiras mm Curva Granulométrica Argila Expandida Argila Expandida ZU Inferior ZU Superior ZO Inferior ZO Superior Tabela 3 - Dimensão Máxima Característica e Módulo de Finura do Pó de Brita. Fonte: Autor (2023). Figura 4 - Limites da Distribuição Granulométrica do Pó de Brita. Fonte: Autor (2023). Tabela 4 - Dimensão Máxima Característica e Módulo de Finura da Areia Média. Fonte: Autor (2023). Peneiras (mm) Tara (g) Peso Material mais Peneira (g) Massa Retida em (g) Massa Retida em (%) Retido Acumulado (%) Diâmetro Máximo (mm) Módulo de Finura Zona utilizávél Zona ótima Zona ótima Zona Utilizável 4,75 423,86 427,22 3,36 0,80 0,80 4,75 0 0 5 10 2,36 399,08 492,10 93,02 22,25 23,05 0 10 20 25 1,18 329,06 444,12 115,06 27,52 50,57 5 20 30 50 0,6 330,13 403,15 73,02 17,46 68,03 15 35 55 70 0,3 309,75 402,00 92,25 22,06 90,09 50 65 85 95 0,15 294,67 329,09 34,42 8,23 98,32 85 90 95 100 FUNDO 384,97 391,99 7,02 1,68 100,00 100 100 100 100 418,15 100% Nota: diâmetro máximo se refere ao valor retido acumulado da primeira peneira que deu uma porcentagem abaixo 5% Nota 2: módulo de finura é a soma das procentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal , dividida por 100. 3,309 Total Granulometria Pó de Brita Limites da Distibuição Granulométrica do Agregado Miúdo NBR 7211 - Porcentagem, em massa, retida acumulada Massa inicial: 418,58 g Limites Inferiores Limites Superiores 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 FUNDO R et id o A cu m u la d o % Peneiras mm Curva Granulométrica Pó de Brita Pó de Brita ZU Inferior ZU Superior ZO Inferior ZO Superior Peneiras (mm) Tara (g) Peso Material mais Peneira (g) Massa Retida em (g) Massa Retida em (%) Retido Acumulado (%) Diâmetro Máximo (mm) Módulo de Finura Zona utilizávél Zona ótima Zona ótima Zona Utilizável 4,75 423,86 424,32 0,46 0,11 0,11 4,75 0 0 5 10 2,36 399,08 409,26 10,18 2,53 2,65 0 10 20 25 1,18 329,06 351,48 22,42 5,58 8,22 5 20 30 50 0,6 330,13 376,41 46,28 11,51 19,73 15 35 55 70 0,3 309,75 483,11 173,36 43,11 62,85 50 65 85 95 0,15 294,67 419,78 125,11 31,11 93,96 85 90 95 100 FUNDO 384,97 409,25 24,28 6,04 100,00 100 100 100 100 402,09 100% Nota: diâmetro máximo se refere ao valor retido acumulado da primeira peneira que deu uma porcentagem abaixo 5% Nota 2: módulo de finura é a soma das procentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal , dividida por 100. 1,875 Total Granulometria Areia Média Limites da Distibuição Granulométrica do Agregado Miúdo NBR 7211 - Porcentagem, em massa, retida acumulada Massa inicial: 400,77 g Limites Inferiores Limites Superiores Figura 5 - Limites da Distribuição Granulométrica da Areia Média. Fonte: Autor (2023). O ensaio apresentado tem como função determinara granulometria ideal dos agregados através da curva de distribuição granulométrica, assegurando mais estabilidade ao material, uma vez que as características ideais dos agregados interferem no comportamento do concreto, podendo influenciar em suas propriedades, como a rigidez, estabilidade, permeabilidade, resistência, durabilidade e etc. Logo, o ensaio granulométrico seleciona o agregado para que o mesmo tenha um melhor desempenho dentro da argamassa e do concreto. 2 – DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE No ensaio para a determinação do Teor de Umidade foram realizados três métodos, conforme itens a seguir: 2.1 - Método da Estufa - NBR 9939:2011: Agregado graúdo - Determinação do teor de umidade total – Método de ensaio O método da estufa tem como objetivo determinar a umidade total, por secagem, em agregados destinados a preparação de argamassa e do concreto Portland. A Figura 6 apresenta a estufa utilizada para a secagem do material, os recipientes e os agregados utilizados. 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 FUNDO R et id o A cu m u la d o % Peneiras mm Curva Granulométrica Areia Média Areia Média ZU Inferior ZU Superior ZO Inferior ZO Superior Figura 6 – Estufa para secagem de amostras, materiais e agregados utilizados Fonte: Autor (2023). Para se obter o teor de umidade (h) foi utilizada a seguinte equação conforme NBR 9939:2011: ℎ = 𝑀i−𝑀f × 100 𝑀f Onde: h = teor de umidade total, em %; Mi = massa inicial das amostras, em g; Mf = massa final da amostra seca, em g. Para a realização do ensaio foram utilizados como agregados a areia fina, o pó de brita e a areia média. Após realização dos cálculos conforme a equação apresentada obtivemos o seguinte resultado como demostrado na Tabela 5 a seguir: Tabela 5 – Teor de Umidade Total. Fonte: Autor (2023). 2.2 - Método Speed - NBR 16097:2012: Solo – Determinação do teor de umidade – Métodos expeditos de ensaio Para a realização do ensaio foram utilizados 20 gramas (g) dos agregados areia fina e o pó de brita, onde foram encontrados os seguintes valores: Areia Fina - Pressão = 0,4 kg/cm² Pó de Brita - Pressão = 0,85 kg/cm² De acordo com o fabricante, os valores encontrados através do ensaio, correspondem ao teor de umidade a seguir: Areia Fina - h = 2,0 % Pó de Brita - h = 4,4 % Na Figura 7 encontra-se todo o conjunto do aparelho Speedy (recipiente com tampa e manómetro), ampolas de carbureto, esferas de aço, escova para limpeza, e o estojo contendo o manual de instrução de uso juntamente com a tabela para calcular a umidade. Amostras da 3º Fileira (Frente) Tara Recipiente (g) Massa Inicial mais Recipiente (g) Massa Final mais Recipiente(g) Massa Inicial sem recipiente Mi (g) Massa Final sem recipiente Mf (g) Teor de Umidade Total h (%) Areia Fina 70,19 129,34 128,69 59,15 58,5 1,111 Pó de Brita 71,15 134,80 133,49 63,65 62,34 2,101 Areia Média 66,36 126,46 125,76 60,1 59,4 1,178 Amostras da 3º Fileira (Fundo) Tara Recipiente (g) Massa Inicial com Recipiente (g) Massa Final mais recipiente (g) Massa Inicial sem recipiente Mi (g) Massa Final sem recipiente Mf (g) Teor de Umidade Total h (%) Areia Fina 39,12 89,89 89,21 50,77 50,09 1,358 Pó de Brita 72,08 163,79 161,85 91,71 89,77 2,161 Areia Média 80,26 155,59 154,64 75,33 74,38 1,277 Método da Estufa Figura 7 – Método Speed. Fonte: Autor (2023). 2.3 - Método da Frigideira - NBR 16097:2012: Solo – Determinação do teor de umidade – Métodos expeditos de ensaio Assim como o Método da Estufa este método tem como objetivo determinar a umidade total dos agregados por secagem. Para a realização deste ensaio foram utilizados os agregados de areia fina, pó de brita e a areia média, onde foram obtidos os valores descritos na Tabela 6. A seguir temos representada a equação utilizada para este ensaio, conforme item 5.2.4 da NBR 16097:2012. ℎ = 𝑚𝑏ℎ − 𝑚𝑏𝑠 𝑚𝑏𝑠 − 𝑇 𝑥 100 Onde: h = teor de umidade, expresso em porcentagem (%); mbh = massa do conjunto solo úmido mais frigideira mais espátula ou colher, expressa em gramas (g); mbs = massa do conjunto solo seco mais frigideira mais espátula ou colher, expressa em gramas (g); T= é a tara do conjunto frigideira mais espátula ou colher, expressa em gramas (g). Na realização dos cálculos o valor T (tara do conjunto) não foi mencionado na equação, uma vez que o mesmo foi tirado na balança durante a pesagem do material. Tabela 6 – Teor de Umidade. Fonte: Autor (2023). Na Figura 8 está apresentado os matérias utilizados no ensaio. Figura 8 – Método da Frigideira. Fonte: Autor (2023). Amostras Ensaiadas Massa Úmida MU (g) Massa Seca Ms (g) Teor de Humidade Total - h (%) Areia Fina 1 130,6 129,03 1,217 Pó de Brita 1 113,03 110,32 2,456 Amostras Ensaiadas Massa Úmida MU (g) Massa Seca Ms (g) Teor de Humidade Total - h (%) Areia Fina 2 214,06 210,56 1,662 Pó de Brita 2 178,24 174,01 2,431 Areia Média 1 199,16 196,03 1,597 Amostras Ensaiadas Massa Úmida MU (g) Massa Seca Ms (g) Teor de Humidade Total - h (%) Areia Fina 3 192,52 187,57 2,639 Pó de Brita 3 134,18 130,16 3,089 Areia Média 2 156,98 152,75 2,769 Método da Frigideira A Tabela 7 apresenta os dados dos teores de umidade de obtidos em cada método para os agregados ensaiados. Tabela 7 - Dados Obtidos dos Teores de Umidade. Fonte: Autor (2023). Através dos dados apresentados na tabela de Teor de Umidade (Tabela 7), pode-se observar as seguintes variações estre os métodos descritos: - Métodos da Estufa e Frigideira: Para a Areia Fina 1 houve uma variação de 0,11% entre os valores encontrados, para o Pó de Brita 1 a variação foi de 0,36%, para a Areia Fina 2 a variação foi de 0,3% , para o Pó de Brita 2 a variação foi de 0,27% e para a Areia Média 2 a variação foi de 0,31% entre os valores encontrados. - Método Estufa e Speed: Para a Areia Fina 1 houve uma variação de 0,89% entre os valores encontrados, para o Pó de Brita 1 a variação foi de 2,3%, para a Areia Fina 2 a variação foi de 0,64% e para o Pó de Brita 2 a variação foi de 2,24% entre os valores encontrados. - Método Speed e Frigideira: Para a Areia Fina 1 houve uma variação de 0,78% entre os valores encontrados, para o Pó de Brita 1 a variação foi de 1,94%, para a Areia Fina 2 a variação foi de 0,34% e para o Pó de Brita 2 a variação foi de 1,97% entre os valores encontrados. Os ensaios para determinação de umidade tem como objetivo determinar a quantidade de água de uma amostra especifica, possibilitando mais exatidão na hora de se fazer o traço de concreto e massa uma vez que essa determinação possibilita a correção da quantidade de água necessária para o material a ser utilizado, ou mesmo a quantidade de água presente em materiais que tenham contato com umidade, trazendo mais segurança e qualidade para o produto. Agregados Estufa Speed Frigideira Areia Fina 1 1,11% 2,00% 1,22% Pó de Brita 1 2,10% 4,40% 2,46% Areia Média 1 1,18% - - Areia Fina 2 1,36% 2,00% 1,66% Pó de Brita 2 2,16% 4,40% 2,43% Areia Média 2 1,28% - 1,59% Teor de Umidade 3 – MASSA UNITÁRIA: NBR 16972:2021: Agregados - Determinação da massa unitária e do índice de vazios Para o ensaio da Massa Unitária foi utilizado os procedimentos apresentados na NBR 16972:2021. Como os agregados utilizados para o ensaio apresentam dimensões máximas características até 37,5 mm o método escolhido para a realização dos ensaios foi o método A (item 8.1.1 da norma). Na Figura 9 a seguir temos os materiais e agregado utilizados no ensaio. Figura 9 - Ensaio da Massa Unitária.Fonte: Autor (2023). As massas unitária e unitária compactada de cada agregado ensaiado foram determinadas conforme Tabela 8, a partir das equações presentes no 9.1.1 da NBR 19972:2021. Equação Massa Unitária e Unitária Compactada: Onde: ρap = massa unitária do agregado, expressa em quilogramas por metro cúbico (kg/m³)’; mar = massa do recipiente com o agregado, expressa em quilogramas (kg); mr = massa do recipiente vazio, expressa em quilogramas (kg); V = volume do recipiente, expresso em metros cúbicos (m³); Tabela 8- Valores Obtidos das Massas Unitárias. Fonte: Autor (2023). Este ensaio tem como objetivo determinar o valor da massa unitária dos agregados, sendo possível ter a dosagem exata do material. Utilizada para transformar os traços de massas para volume e vice-versa, sua aplicação faz com que também seja possível controlar o recebimento e estocagem de agregados em volumes, e ainda classificar os agregados quanto à sua densidade. . 4 – DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE E ABSORÇÃO DE ÁGUA: NBR 16916:2021: Agregado Miúdo - Determinação Densidade e da Absorção de Água O ensaio de Determinação da Densidade e Absorção de Água seguiu os parâmetros apresentados na NBR 16916:2021. Na Figura 10 são apresentados os matérias e agregado utilizados na realização do método. Agregado Volume do Recipiente V (m³) Massa do Recipiente mr (kg) Massa do Agregado Solto mais Recipiente mar(kg) Massa do Agregado Compactado mais Recipiente marc(kg) Massa Unitária Agregado Solto ρap (kg/m³) Massa Unitária Agregado Compactado ρapc (kg/m³) Areia Fina (1) 0,001 0,59899 2,03554 2,13816 1436,55 1539,17 Areia Fina (2) 0,001 0,59899 2,0337 2,11533 1434,71 1516,34 Massa Unitária - Método A Figura 10 - Ensaio da Densidade e Absorção de Água Fonte: Autor (2023). Para se obter os valores das massas específicas e a absorção de água dos agregados Areia e Argila Expandida foram utilizadas as equações disponíveis no item 8 da NBR 16916:2021, a seguir: 4.1 Densidade do Agregado na Condição Seca 𝜌𝑠 = 𝑚𝐴 𝑉 − 𝑉𝑎 Onde: ρs = densidade do agregado na condição seca, expressa em gramas por centímetro cúbico (g/cm³); mA = massa da amostra seca em estufa a (105 ± 5) ֯C, expressa em gramas (g); V = volume do frasco calibrado, em centímetros cúbicos (cm³); Va = volume de água adicionada ao frasco, de acordo com seguinte equação, expresso em centímetros cúbicos (cm³): 𝑉𝑎 = 𝑚𝐷 − 𝑚𝐶 𝜌𝑎 Onde: mC = massa do conjunto formado pela massa da amostra na condição saturada superfície seca, mais a massa do frasco, expressa em gramas (g); mD = massa da amostra na condição saturada superfície seca, mais a massa do frasco, mais a massa da água, expressa em gramas (g); ρa = densidade da água na temperatura do banho, expressa em gramas por centímetro cubico (g/cm³). 4.2 Densidade do Agregado na Condição Saturada Superfície Seca 𝜌𝑠𝑠𝑠 = 𝑚𝐵 𝑉 − 𝑉𝑎 Onde: ρsss = densidade do agregado na condição saturada superfície seca, expressa em gramas por centímetro cúbico (g/cm³); mB = massa da amostra na condição saturada superfície seca, expressa em gramas (g); V = volume do frasco calibrado, em centímetros cúbicos (cm³); Va = volume de água adicionada ao frasco, de acordo com seguinte equação, expresso em centímetros cúbicos (cm³). 4.3 Absorção de Água 𝐴𝑏𝑠 = 𝑚𝐵 − 𝑚𝐴 𝑚𝐴 𝑥 100 Onde: Abs = absorção de água, expressa em porcentagem (%); mA = massa da amostra seca em estufa a (105±5) ֯C, expressa em gramas (g); mB = massa da amostra na condição saturada superfície seca, expressa em gramas (g); Através dos dados disponibilizados pelo professor em laboratório, foram realizados os cálculos conforme demostrado na Tabela 9: Tabela 9- Valores Obtidos das Massas Específicas e Absorção de Água dos Agregados. Fonte: Autor (2023). Esta metodologia tem como objetivo apresentar as massas especificas dos agregados utilizados em concretos e argamassa, levando em consideração os valores de suas massas no estado seco e em condições saturadas, é possível obter a absorção da água em seus vazios. Através dessa caracterização é possível estabelecer a quantidade necessária de cada agregado para uso e ainda permite determinar quais os aditivos necessários para compor o material a ser utilizado. mBI (g) mB2 (g) mCI (g) mC2 (g) mDI (g) mD2 (g) mAI (g) mA2 (g) ρa (21 ,1ᵒ) g/cm³ V(cm³) 500 500 689,85 686,62 972,70 968,3 494,21 494,31 0,99797 500 Amostras Areia 1 Areia 2 mBI (g) mB2 (g) mCI (g) mC2 (g) mDI (g) mD2 (g) mAI (g) mA2 (g) ρa (21 ,1ᵒ) g/cm³ V(cm³) 250 250 440,25 437,65 769,14 767,88 221,46 221,5 0,99797 500 Amostras Argila Exp.1 Argila Exp. 2 329,56 1,30 1,47 12,89 330,90 1,31 1,48 12,87 1,17 1,15 ARGILA EXPANDIDA Volume da água adicionada ao frasco - Va (cm³) Massa Específica Aparente na condição seca ρs (g/cm³) Massa Específica do Agregado na condição saturada superfície seca ρsss (g/cm³) Absorção de Água Abs (%) 283,43 282,25 2,28 2,27 2,31 2,30 AREIA Absorção de Água Abs (%) Massa Específica do Agregado na condição saturada superfície seca ρsss (g/cm³) Massa Específica Aparente na condição seca ρs (g/cm³) Volume da água adicionada ao frasco - Va (cm³)