Relatório Cimento

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
Relatório 5 - Cimento Portland
Materiais de Construção Civil Experimental
Prof João Henrique da Silva Rêgo
Turma A
Engenharia Civil
ANA BORGES COSTA
13/0021181Relatório 5
Cimento Portland
ANA BORGES COSTA
13/0021181
OBJETIVOS
Este experimento tem como objetivo analisar a conformidade ou não de um lote de Cimento Portland do tipo CPII-Z 32 RS especificado na ABNT NBR 5732, a partir dos ensaios de recebimento resistência a compressão, índice de finura, pasta de consistência normal e tempo de pega contidos nas normas ABNT NBR 7215/1996, ABNT NBR 11579/2012, ABNT NBR NM 43/2003 e ANBT NBR NM 65/2003, respectivamente.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
O cimento é um dos materiais mais utilizados na construção civil, por conta da sua larga utilização em diversas fases da construção. É classificado como um aglomerante hidráulico, um tipo de material que quando em contato com água sofre transformações físico-químicas de forma a tornar-se um elemento sólido com grande resistência a compressão e resistência a água e sulfatos.
Existem 7 tipos de cimento que variam entre si na sua composição, finura e resistência a compressão nos primeiros dias como mostrado na tabela 1.
Tabela 1: Tipos de Cimento
	Tipo
	Classes de Resistência (Mpa)
	Composição (%)
	Norma Brasileira
	
	
	Clínquer + Gesso
	Escória Alto Forno
	Pozolana
	Fíler
	
	CP I
	25
32
40
	100
	
	0
	
	NBR 5732
	CP I-S
	
	95-99
	
	1-5
	
	
	CP II-E
	25
32
40
	56-94
	6-34
	0
	0-10
	NBR 11578
	CP II-Z
	
	76-94
	0
	6-14
	0-10
	
	CP II-F
	
	90-94
	0
	0
	6-10
	
	CP III
	25
32
40
	25-65
	35-70
	0
	0-5
	NBR 5735
	CP IV
	25
32
	45-85
	0
	15-50
	0-5
	NBR 5736
	CP V
	
	95-100
	0
	0
	0-5
	NBR 5737
Os principais parâmetros mínimos a se analisar quando se faz o recebimento de um lote de cimento são: resistência à compressão, índice de finura, permeabilidade ao ar (método de Blaine), pasta de consistência normal e tempo de pega e expansibilidade a quente de Le Chatelier. Nem a expansibilidade nem a permeabilidade ao ar serão abordados no presente relatório pois não foram realizados devido ao tempo reduzido das aulas.
Resistência à Compressão
O método compreende a determinação da resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura. Os corpos-de-prova são elaborados com argamassa composta de uma parte de cimento, três de areia normalizada, em massa, e com relação água/cimento de 0,48 (traço unitário 1:3:0,48).
A argamassa é preparada por meio de um misturador mecânico e compactada manualmente em um molde, por um procedimento normalizado. Podem ser empregados equipamentos de compactação mecânica, com a condição de que, ao serem utilizados, os resultados de resistência mecânica não difiram de forma significativa dos obtidos usando-se a compactação manual.
Os moldes que contêm os corpos-de-prova são conservados em atmosfera úmida para cura inicial; em seguida os corpos-de-prova são desmoldados e submetidos à cura em água saturada de cal até a data de ruptura.
Na data prevista, os corpos-de-prova são retirados do meio de conservação, capeados com mistura de enxofre, de acordo com procedimento normalizado, e rompidos para determinação da resistência à compressão.
Índice de finura pela peneira n 200 (75 m)
Consiste em peneirar 50 ± 2 g de cimento e em seguida aferir qual a porcentagem de material em massa que ficou retida, ou seja que tem dimensão maior do que 75m.
Pasta de consistência Normal
É a pasta na qual a sonda de Tejmajer penetra uma distância de (6±1)mm da placa base após 30s do instante em que foi solta, nas condições estabelecidas na norma ABNT NBR NM 43. A relação água/cimento desta pasta é anotada para futuros experimentos,
Tempo de pega
Os tempos de pega são determinados com a pasta de consistência normal, sendo:
Tempo de Ínicio de Pega: (obrigatório) tempo decorrido desde a adição da água ao cimento até o momento em que a agulha do aparelho de Vicat, em condições normalizadas de ensaio, penetra a pasta até uma distância de (4±1)mm, no fundo do molde.
Tempo de Fim de Pega: (optativo) Tempo decorrido desde a adição da água ao cimento até o momento em que a agulha de Vicat penetra 0,5mm na pasta, em condições de ensaio normalizada. Inverter o molde cheio de pasta. As leituras são feitas na superfície em contato com a base.
Tabela 2: Resumo dos limites permitidos para as Exigências Físicas
EQUIPAMENTOS
Água potável a (23 ± 2)°C.
Aparelho de Vicat
Cronômetro com aproximação de 1s
Cimento
NOTA: Se entre a amostragem e o ensaio transcorrerem mais de 24 h, a amostra deve ser conservada em recipiente hermético que não reaja com o cimento e que esteja completamente cheio.
Óleo mineral
Material de vedação: O material de vedação deve ser preparado fundindo-se cera virgem e óleo mineral em determinada proporção, ou outro material que produza uma mistura plástica a frio.
Material para capeamento: O material para capeamento deve ser preparado fundindo-se enxofre com caulim, pozolanas, quartzo em pó ou outras substâncias, em proporções tais que não interfiram no resultado do ensaio.
NOTA - A temperatura de aplicação do material de capeamento fundido deve ser de (136 ± 7)°C.
Balança resolução de 0,1 g e carga mínima de 1000 g.
Balança resolução de 0,01g
Misturador mecânico com cuba de aço inoxidável e capacidade de 5L e velocidades contidas na tabela 3.
Tabela 3: Velocidades do Misturador Mecânico 
Paquímetro com resolução de 0,1mm
Espátula metálica
Soquete
Placas de vidro quadradas
Molde cilíndrico de diâmetro interno (50±0,2)mm e altura (100±0,5)mm
Molde em tronco de cone com diâmetro interno da base maior (80±5)mm , da base menor (70±5)mm e altura (40,0±0,2)mm.
Prensa Mecânica automática
Peneira n 200, fundo e tampa
AMOSTRA
Considera-se um lote a quantidade máxima de 30 toneladas, referente ao cimento oriundo do mesmo produtor, entregue na mesma data e armazenado nas mesmas condições. Cada lote deve ser representado por uma amostra composta de 2 exemplares, com aproximadamente 25kg cada um, pré-homogeneizados. Quando a amostra não for retirada da fábrica, deve ser acompanhada de informações do fornecedor, data de recebimento e condições de armazenamento.
PROCEDIMENTO
Resistência à Compressão
Preparação da argamassa de cimento
Quantidades de materiais
As quantidades de materiais a misturar de cada vez são as indicadas na tabela 4.
Tabela 4: Quantidades de Materiais
Mistura mecânica
Executar a mistura mecânica, colocando inicialmente na cuba toda a quantidade de água e adicionando o cimento. A mistura destes materiais deve ser feita com o misturador na velocidade baixa, durante 30 s. Após este tempo, e sem paralisar a operação de mistura, iniciar a colocação da areia (quatro frações de (468 ± 0,3) g de areia normal, previamente misturadas), com o cuidado de que toda esta areia seja colocada gradualmente durante o tempo de 30 s. Imediatamente após o término da colocação da areia, mudar para a velocidade alta, misturando-se os materiais nesta velocidade durante 30 s. Após este tempo, desligar o misturador durante 1 min e 30 s. Nos primeiros 15 s, retirar, com auxílio de uma espátula, a argamassa que ficou aderida às paredes da cuba e à pá e que não foi suficientemente misturada, colocando-a no interior da cuba. Durante o tempo restante (1 min e 15 s), a argamassa deve ficar em repouso na cuba, coberta com pano limpo e úmido. Imediatamente após este intervalo, ligar o misturador na velocidade alta, por mais 1 min. Deve ser registrada a hora em que o cimento é posto em contato com a água de mistura.
Moldagem dos corpos-de-prova
Preparo dos moldes
Para garantia da estanqueidade, antes de fechar a fenda do molde, passar uma leve camada do material para vedação, de acordo com 3.2.2.2, na superfície lateral externa da forma, ao longo de toda a extensão da fenda vertical,apertando-se o dispositivo de fechamento. Em seguida, no caso de forma não rosqueada, fixar esta sobre a base, utilizando um cordão deste material para também garantir a estanqueidade. Terminada a operação, untar toda a superfície interna e o fundo da forma com uma leve camada de óleo. Os moldes devem ser preparados antes de se efetuar a mistura.
Enchimento dos moldes
A moldagem dos corpos-de-prova deve ser feita imediatamente após o amassamento e com a maior rapidez possível. Para tanto, é necessário que o recipiente que contém a argamassa esteja junto aos moldes durante o adensamento. A colocação da argamassa na forma é feita com o auxílio da espátula, em quatro camadas de alturas aproximadamente iguais, recebendo cada camada 30 golpes uniformes com o soquete normal, homogeneamente distribuídos. Esta operação deve ser terminada com a rasadura do topo dos corpos-de-prova, por meio da régua que o operador faz deslizar sobre as bordas da forma em direção normal à régua, dando-lhe também um ligeiro movimento de vaivém na sua direção.
Cura dos corpos-de-prova
Cura inicial ao ar
Logo após a moldagem, os corpos-de-prova, ainda nos moldes, devem ser colocados em câmara úmida, onde devem permanecer durante 20 a 24 h, com a face superior protegida por uma placa de vidro plano. Os corpos-de-prova referentes aos diferentes amassamentos devem ser aleatoriamente agrupados em séries distintas de quatro corpos-de-prova, sendo cada série relativa a uma idade.
Cura final em água
Terminado o período inicial de cura, os corpos-de-prova devem ser retirados das formas, identificados e, exceto aqueles que tenham que ser rompidos com 24 h de idade, devem ser imersos, separados entre si no tanque de água (não corrente) saturada de cal da câmara úmida, onde devem permanecer até o momento do ensaio. A água dos tanques da câmara úmida deve ser renovada com frequência, pelo menos quinzenalmente. Desde que são retirados da câmara úmida e até o instante do ensaio de compressão, os corpos-de-prova devem ser protegidos de maneira que toda a superfície exterior permaneça úmida.
Capeamento dos topos e bases dos corpos-de-prova
Os corpos-de-prova devem ser capeados com a mistura de enxofre a quente, de maneira que a camada formada em cada extremidade satisfaça às condições geométricas do corpo de prova e apresente espessura máxima de 2 mm.
Determinação da carga de ruptura
No ensaio feito em laboratório, os corpos de prova foram rompidos com 7 dias. Após serem capeados posiciona-se os pratos da prensa de forma que a distância entre ambos seja pouco maior que a altura do corpo de prova. Em seguida o corpo de prova é alocado entre os pratos alinhado com o eixo de carregamento de forma a evitar tensões fletoras ou cisalhantes. O carregamento é aplicado de forma lenta (0,25±0,05) MPa/s, até a ruptura, momento no qual anota-se a carga máxima suportada pelo corpo-de-prova.
Resultados
A resistência individual de cada corpo de prova é dada pela equação 1, arredondado para a primeira casa decimal.
Equação 1
Onde, 		F= carga de ruptura em N;
d= diâmetro da base do corpo de prova em mm;
A resistência do cimento é dada pela média das resistências individuais, aproximado para a primeira casa decimal. Se o desvio relativo máximo (equação 2) for maior que 6%, calcula-se nova média desconsiderando o valor discrepante.
Equação 2
Onde, 		= tensão de ruptura média, em MPa;
= tensão de ruptura individual, em MPa.
Índice de Finura por peneiramento manual
Eliminação de finos
A peneira deve estar seca, limpa e encaixada no fundo. Colocar (50 ± 0,05) g (M) de cimento sobre a tela da peneira. O operador deve segurar o conjunto com as duas mãos e imprimir-lhe um movimento suave de vaivém horizontal com os pulsos, de maneira que o cimento se espalhe sobre a superfície da tela. Deve-se evitar qualquer perda de material. Peneirar até que os grãos mais finos passem quase que totalmente pelas malhas da tela, o que geralmente ocorre no intervalo entre 3 min e 5 min.
Etapa intermediária
Tampar a peneira, retirar o fundo e dar golpes suaves no rebordo exterior do caixilho com o bastão para desprender as partículas aderidas à tela e ao caixilho da peneira. Limpar com o auxílio do pincel médio toda a superfície inferior da tela da peneira encaixando-a no fundo após a limpeza deste com a flanela. retirar a tampa e continuar o peneiramento com suaves movimentos de vaivém horizontais, durante 15 min a 20 min, girando o conjunto e limpando a tela com o pincel médio a intervalos regulares. Nesta operação, o material deve movimentar-se de maneira que fique uniformemente espalhado sobre toda a superfície da tela. No final do período, colocar a tampa e limpar a tela e o fundo como indicado anteriormente. O material passante deve ser desprezado.
Peneiramento final
Colocar a tampa e o fundo na peneira, segurar o conjunto com as duas mãos e, mantendo-o ligeiramente inclinado, imprimir-lhe movimentos rápidos de vaivém durante 60 s, girando o conjunto de mais ou menos 60º a cada 10 s. Completado esse período, limpar a tela da peneira com auxílio do pincel médio, recolhendo todo o material e transferindo-o para o fundo. Juntar todo o material do fundo (passante), recolhendo todos os grãos nele contidos com auxílio do pincel pequeno e passando-o para um recipiente (vidro-relógio) para ser pesado com precisão de 0,01 g (P). Se a massa do material passante for superior a 0,05 g, desprezá-la. Repetir esta etapa do ensaio até que a massa de cimento que passa durante um minuto de peneiramento contínuo seja inferior a 0,05 g (0,1% da massa inicial).
Transferência do resíduo
O cimento retido na peneira deve ser transferido para um recipiente (vidro-relógio) a fim de ser pesado, tomando-se o cuidado de limpar com o pincel médio ambos os lados da tela para garantir a remoção e tomada de todo o material retido pela peneira. A pesagem desse resíduo (R) deve ser feita com precisão de 0,01 g.
Resultados
Calcular o índice de finura do cimento pela equação 3.
Equação 3
Onde, 		F = índice de finura do cimento, em porcentagem;
R = resíduo do cimento na peneira 75 μm, em g;
M = massa inicial do cimento, em g;
C = fator de correção da peneira utilizada no ensaio, determinado de acordo com o disposto na EB-22, devendo estar compreendido no intervalo de 1,00 ± 0,20.
Pasta de Consistência Normal
Preparação do Aparelho de Vicat
Ajustar o aparelho de Vicat provido de sonda, baixando-a até que esteja em contato com a placa da base que será utilizada e ajustar a marca zero da escala. Levantar a sonda até a posição de espera.
Preparação da pasta
A massa de cimento (mc) a ser utilizada na preparação deve ser de (500,0±0,5)g. A massa de água (ma) deve ser determinada por tentativas e ser medida com precisão de 0,5g
Com o misturador parado, em posição de iniciar o ensaio, verter água na cuba, adicionar o cimento e deixar 30s em repouso. Misturar durante 30s em velocidade lenta, desligar o misturador e raspar as paredes da cuba com a espátula de borracha, fazendo com que toda a pasta fique no fundo (realizar essa operação em 15s).
Imediatamente após misturar durante 1 min à velocidade rápida.
Determinação da consistência 
Colocar o molde com sua base maior apoiada sobre a placa base e, utilizando a espátula metálica enche-lo rapidamente com a pasta preparada. Pode-se sacudir o molde para facilitar o enchimento. Tirar o excesso de pasta e rasar o molde com água metálica, colocando-a sobre a borda da base e fazendo movimentos de vai-e-vem sem comprimir a pasta.
Colocar o conjunto sob o aparelho de Vicat, centrar o molde e soltar a agulha desde a superfície da pasta e mede se o deslocamento do mesmo a partir da base. Quando esse deslocamento for de (6±1)mm tem se a quantidade de água da pasta de consistência normal.
Resultados
Calcula-se a percentagem de água pela equação 4.
Equação 4
Onde, 		ma = massa de água em g;
mc = massa de cimento em g.
Tempo de Pega
Sabendo da quantidade de água necessária para fabricação da pasta de consistência normal, fabricam-sevários moldes seguindo o procedimento 5.3.3. Depois de 30 min da confecção dos moldes iniciam–se medições espaçadas de 10 em 10 min e anota-se o valor aferido para a penetração da sonda.
Quando a penetração for de (4±1)mm tem-se o tempo de início de pega, passado o início de pega, troca-se a ponta da sonda de Tejmajer para um cilindro e faz-se as medições até que o deslocamento seja de 0,5mm, nesse instante tem-se o tempo de fim de pega.
CÁLCULOS E RESULTADOS
Realizados os procedimentos contidos em 5.1, com o cimento da marca Tocantis do tipo CPII-Z 32 RS, obteve-se os dados da tabela 5.
Tabela 5: Resistência à compressão aos 7 dias
	Corpo de Prova
	Massa (g)
	Diâmetro (mm)
	Altura (mm)
	Carga (N)
	Tensão (Mpa)
	Média
	Desvio
	Nova Média
	Novo Desvio
	1
	442,5
	50
	100
	43400
	22,1
	22,0
	0,5%
	21,3
	4,0%
	2
	445,2
	50
	100
	47600
	24,2**
	
	10,2%*
	
	
	3
	445,4
	50
	100
	39700
	20,2
	
	8,1%
	
	4,9%
	4
	446,4
	50
	100
	42100
	21,4
	
	2,5%
	
	0,9%
	5
	444,4
	50
	100
	45000
	22,9*
	
	
	
	
	6
	446,0
	50
	100
	46400
	23,6*
	
	
	
	
NOTA: Os valores com (*) não foram considerados na primeira média, já os valores com (**) foram desconsiderados na segunda média, pois o DRM ≥ 6%.
A resistência à compressão da argamassa de cimento CPII-Z 32 RS aos 7 dias obtida foi de , o que atende ao mínimo exigido para esse tipo de cimento nessa data (), desse modo o lote é aceito.
Realizados os procedimentos em 5.2, obteve-se os dados da tabela 6.
Tabela 6: Determinação da massa retida na peneira 75m
	Massa Inicial (g)
	Massa da Peneira (g)
	Pesagem 1
	Pesagem 2
	Pesagem 3
	Pesagem 4
	Pesagem 5
	
	
	384,52
	384,46
	384,41
	
	
	50
	381,87
	Massa retida na peneira
	
	
	2,65
	2,59
	2,54
	
	
O valor de massa retida variou 0,05g da 2ª para a 3ª pesagem, o que faz com que a massa retida na pesagem 3 seja 0 valor de R, que usando a equação 3, para C=1, obtém-se:
Logo o índice de finura do cimento é , o que está dentro dos limites da norma (), caracterizando a aceitação do lote.
Realizando os procedimentos em 5.3, obteve-se os dados da tabela 7.
Tabela 7: Determinação da Pasta de Consistência Normal
	Cimento (g)
	Água da pasta (g)
	
	Tentativa 1
	Tentativa 2
	Tentativa 3
	Tentativa 4
	Tentativa 5
	500
	150
	148
	
	
	
	a/c
	0,3
	0,296
	
	
	
	A
	30%
	29,6%
	
	
	
Para uma quantidade de 148g de água, a sonda Tejmajer penetrou uma distância (6±1)mm da placa base após 30s do instante em que foi solta, o que faz com que seja a relação entre água e cimento na pasta de consistência normal.
Sabendo que a relação água/cimento da pasta de consistência normal é de 0,296, realizaram-se os procedimentos em 5.4, e os horários de pega encontrados estão na tabela 8.
Tabela 8: Horários do ensaio de tempo de pega
	Tempo de Mistura
	Tempo de Ínicio de Pega
	Tempo de Fim de Pega
	12:55
	15:48
	16:22
Dessa forma o Tempo de Ínicio de Pega desse cimento é de 2h53min, e o tempo de fim de pega é de 3h27min. O que classifica esse cimento como um cimento de pega normal.
CONCLUSÕES
O cimento ensaiado foi aprovado em todos os critérios analisados em laboratório, o que confere ao material uma excelente qualidade. A sua resistência a compressão aos 7 dias encontrada foi de 21,3 MPa, o que respeita o mínimo estabelecido em norma que é de 20,0 MPa. O índice de finura por peneiramento encontrado foi de 5,1%, também respeitando o limite máximo de 12,0% estabelecido em norma.
A relação água/cimento da pasta de consistência normal é 0,296, ou seja, 29,6%, e para essa pasta, o tempo de início de pega encontrado foi de 2h53min, caracterizando o cimento como de pega normal (>1h).
BIBLIOGRAFIA
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Rio de Janeiro. NBR 7215; Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão (Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 1996. 8p.
____. NBR 5732, Cimento Portland Composto (Especificação). Rio de Janeiro, 1991. 5p.
____. NBR 11579; Cimento Portland - Determinação da finura por meio da peneira 75 μm (nº 200) (Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 2012. 3p.
____. NBR 11582; Cimento Portland - Determinação da expansibilidade de Le Chatelier (Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 2012. 2p.
____. NBR NM 43; Cimento Portland - Determinação da pasta de consistência normal (Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 2003. 8p.
____. NBR NM 65; Cimento Portland - Determinação do tempo de pega (Método de Ensaio). Rio de Janeiro, 2002. 4p.
<ecivilnet.com/artigos/cimento_portland.htm> Acessado em 26 de maio de 2015 às 2:04 
Brasília, 26 de maio de 2015