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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II Prof. Dr. Enio Pazini Figueiredo Turma “A” LUCAS ROCHA SANTOS SILVA CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND Goiânia 2016 1 SUMÁRIO RESUMO ........................................................................................... 2 1 INTRODUÇÃO ................................................................................. 3 2 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................. 4 2.1 APARELHAGEM ............................................................................... 4 2.2 EXECUÇÃO ....................................................................................... 4 3 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ................ 9 4 CONCLUSÕES ................................................................................ 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................... 12 2 RESUMO Neste relatório serão apresentados os resultados dos ensaios de dosagem do concreto e de resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Para a realização dos ensaios de dosagem foi utilizado o método IPT/EPUSP além das seguintes normas: NBR 5738 (ABNT, 2003) e NBR 5739 (ABNT, 2007) para o ensaio de resistência à compressão. Com base no método e nas normas listadas serão explicitados os procedimentos envolvidos nos ensaios, materiais utilizados e os resultados obtidos, juntamente com sua análise e conclusões obtidas. 3 1 INTRODUÇÃO O método denominado IPT/EPUSP constitui-se numa atualização e generalização feita na Escola Politécnica da USP a partir do método desenvolvido inicialmente no IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Este método parte da resistência característica do concreto aos 28 dias (fck), do diâmetro máximo dos agregados e da consistência do concreto para se obter as proporções de areia e pedra britada para cada unidade de cimento, além da obtenção do fator água/cimento (a/c). Esse relatório terá por objetivos apresentar os resultados do ensaio de dosagem do concreto pelo método IPT/EPUSP e de resistência à compressão; além de especificar cada processo utilizado nos ensaios desses materiais com bases nas normas. 4 2 MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 APARELHAGEM Foram utilizados os seguintes materiais na realização do ensaio de dosagem do concreto: * Agregado miúdo; * Agregado graúdo; * Cimento Portland CP II-Z-32; * Proveta com precisão de 1 mililitro; * Balança com precisão de 1 grama; * Betoneira; * Câmara úmida (temperatura do ar ambiente no intervalo de (20 ± 2) °C e a umidade relativa do ar não menor que 90 %); * Prensa hidráulica; * Cronômetro com resolução de 1 segundo. 2.2 EXECUÇÃO A dosagem do concreto foi realizada com base no método IPT/EPUSP. Para a compreensão do método deve-se estabelecer algumas definições utilizadas na análise. Define-se que a proporção de cimento, em massa na dosagem, é igual a um (c = 1) e a partir desse valor deve-se encontrar a proporção em massa dos agregados e da água. Para fins didáticos estabelece-se que a letra “a” representa a massa de areia, a letra “b” representa a massa de brita e a letra “m” representa a soma da massa dos agregados. Este último muito importante, pois, está intimamente relacionado com a qualidade do traço que se deseja dosar, representado como 1 : m, onde 1 é a massa de cimento. Outra definição importante é o teor ótimo de argamassa (α), que é definido como a relação a seguir: 𝛼𝛼 = 1 + a1 + 𝑚𝑚 No ensaio de dosagem foi utilizado um α = 0,54 ou 54%, definido pela experiência dos laboratoristas. Além do teor de argamassa a relação água/cimento (a/c) é outro aspecto que se deve considerar numa dosagem, ela é definida como o cociente da massa de água pela massa Equação 1 5 de cimento, em quilogramas. Dentre os vários fatores envolvidos, a relação água/cimento é o mais importante, pois está diretamente ligada à resistência à compressão e a trabalhabilidade do concreto. A quantidade de água adicionada no concreto deve ser muito bem medida pois, se essa quantidade for acima do necessário pode-se reduzir drasticamente a resistência do concreto produzido. E se for abaixo não atinge a trabalhabilidade desejada, que é medida pelo “Slump Test”, ou ensaio de abatimento do tronco de cone, precisando obter um abatimento de (100 ± 2) mm. O ensaio iniciou-se com a definição do teor de argamassa (α = 0,54) que seria usado na dosagem, e a partir desse valor foi calculado, pela Equação 1, a proporção em massa de areia e brita para cada um dos traços. Foram dosados três traços, o primeiro denominado intermediário ou básico possuía uma relação 1 : m igual 1 : 5,0; o segundo, denominado pobre, possuía uma relação igual a 1 : 6,5; o terceiro, denominado rico, possuía uma relação igual a 1 : 3,5. Para o traço básico, a massa de cimento e agregado foi obtida seguindo os seguintes passos: 𝛼𝛼 = 1 + a1 + 𝑚𝑚 .⇒ 0,54 = 1 + a1 + 5 .⇒ 𝑎𝑎 = 2,24 | 𝑎𝑎 + 𝑏𝑏 = 5 .⇒ 𝑏𝑏 = 2,76 Com as proporções dos constituintes do concreto, estabeleceu-se a massa de cimento utilizada, diferindo-se do método IPT/EPUSP que aconselha fixar a massa de material britado. A massa de cimento foi fixada em 5,0 kg pelo laboratorista, baseado na experiência de ensaios anteriores. A massa de areia foi de 11,2 kg e de material britado foi de 13,8 kg todos pesados em laboratório numa balança com precisão de 1 grama. Para o traço pobre, a massa de cimento e agregado foi obtida seguindo os seguintes passos: 𝛼𝛼 = 1 + a1 + 𝑚𝑚 .⇒ 0,54 = 1 + a1 + 6,5 .⇒ 𝑎𝑎 = 3,05 | 𝑎𝑎 + 𝑏𝑏 = 5 .⇒ 𝑏𝑏 = 3,45 Com as proporções dos constituintes do concreto, estabeleceu-se a massa de cimento utilizada. A massa de cimento foi fixada em 4,0 kg, a massa de areia 12,2 kg e de material britado 13,8 kg. 6 Para o traço rico a massa de cimento e agregado foi obtida seguindo os seguintes passos: 𝛼𝛼 = 1 + a1 + 𝑚𝑚 .⇒ 0,54 = 1 + a1 + 3,5 .⇒ 𝑎𝑎 = 1,43 | 𝑎𝑎 + 𝑏𝑏 = 5 .⇒ 𝑏𝑏 = 2,07 Com as proporções dos constituintes do concreto, estabeleceu-se a massa de cimento utilizada. A massa de cimento foi fixada em 6,3 kg e a massa de areia 9,0 kg e de material britado 13,0 kg. Após a determinação dos traços deu-se a mistura dos materiais na betoneira. Foi adicionada na betoneira uma quantidade inicial de água para umidificação da superfície e evitar a perda de água pelo concreto. Feito isso, foi inserido toda a massa de agregados miúdo e graúdo e uma quantidade de água para umedecer os agregados, logo após foi adicionado todo o cimento e o restante da água pesada inicialmente. Rapidamente ligou- se a betoneira e os materiais foram misturados por 1 minuto observando a aparência da mistura, se necessitava da adição de água. Adicionou-se água à mistura até que se fez necessário e o concreto foi retirado da betoneira para a realização do teste de abatimento do tronco de cone – “slump test”. Os mesmos procedimentos foram realizados para todos os traços. Para o traço básico adicionou-se uma quantidade inicial de água igual a 2,80 kg e gradualmente mais 0,65 kg, somando 3,45 kg de água e resultando numa relação 𝑎𝑎/𝑐𝑐 = 3,45 5,0 = 0,69. O slump desta betonagemfoi de 100 mm, o que indica um resultado dentro dos 100 ± 20 mm estabelecidos. Para o traço pobre adicionou-se uma quantidade inicial de água também de 2,80 kg e gradualmente mais 0,70 kg, somando 3,50 kg de água e resultando numa relação 𝑎𝑎/𝑐𝑐 = 3,50 4,0 = 0,88. O slump desta betonagem foi de 90 mm, o que indica um resultado dentro do limite aceitável. Para o traço rico adicionou-se uma quantidade inicial de água de 2,50 kg e gradualmente mais 0,70 kg, somando 3,20 kg de água e resultando numa relação 𝑎𝑎/𝑐𝑐 = 3,20 6,3 = 0,51. O slump desta betonagem foi de 110 mm, o que indica um resultado dentro do limite aceitável. 7 Figura 1 – (a) cimento utilizado nos ensaios, CP II-Z-32; (b) mistura dos materiais na betoneira. Com os traços prontos e liberados, a próxima etapa foi a moldagem dos corpos-de-prova. Os moldes são cilíndricos, possuem 200 mm de altura e 100 mm de diâmetro e todos foram lubrificados antes da moldagem. Adicionou-se o concreto no molde em duas camadas com a aplicação de 12 golpes com uma haste metálica após cada camada, para o adensamento do concreto. Foram moldados quatro corpos-de-prova de cada traço para a realização o ensaio de resistência a compressão, sendo rompidos dois corpos-de-prova de cada traço aos 7 dias após a moldagem e dois aos 28 dias, somando seis rompimentos aos 7 dias e seis aos 28 dias. Entre a moldagem e o rompimento, todos os corpos de prova foram armazenados numa câmara úmida para sofrerem o processo de cura. 8 Figura 2 – (a) “slump test”, ou teste do decaimento do tronco de cone; (b) moldagem dos corpos-de-prova. Figura 3 – (a) ensaio de resistência à compressão na prensa hidráulica; (b) corpos-de- prova rompidos após o ensaio. 9 3 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Inicialmente serão apresentados os resultados obtidos para o cálculo da quantidade de materiais utilizados para cada um dos traços como também será apresentado seus respectivos valores para o “slump test” e suas relações água/cimento. Tabela 1 – Compilação dos resultados obtidos na dosagem. Tabela 2 – Resultados do ensaio de resistência à compressão. C.P. No Traço Data do Rompimento Idade (dias) Carga de Ruptura (Kgf) Área (mm²) Resistência (MPa) Resistência Média (MPa) 1 Rico 23/06/2016 7 17000 7853,96 21,65 21,0 2 Rico 23/06/2016 7 16000 7853,96 20,37 3 Básico 23/06/2016 7 9800 7853,96 12,48 12,5 4 Básico 23/06/2016 7 9800 7853,96 12,48 5 Pobre 23/06/2016 7 4800 7853,96 6,11 6,2 6 Pobre 23/06/2016 7 5000 7853,96 6,37 7 Rico 14/07/2016 28 21300 7853,96 27,12 27,2 8 Rico 14/07/2016 28 21400 7853,96 27,25 9 Básico 14/07/2016 28 12500 7853,96 15,92 16,2 10 Básico 14/07/2016 28 13000 7853,96 16,55 11 Pobre 14/07/2016 28 8500 7853,96 10,82 10,9 12 Pobre 14/07/2016 28 8600 7853,96 10,95 Com os resultados do ensaio de resistência à compressão para cada idade e da relação água/cimento de cada dosagem é possível construir o diagrama da Lei de Abrams, que relaciona a resistência à compressão como uma função da relação água/cimento: 𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝑘𝑘1 𝑘𝑘2 𝑎𝑎/𝑐𝑐 Traço Rico Básico Pobre Cimento Areia Brita Cimento Areia Brita Cimento Areia Brita Proporção 1 1,43 2,07 1 2,24 2,76 1 3,05 3,45 Massa de material (kg) 6,3 9,0 13,0 5,0 11,2 13,8 4,0 12,2 13,8 Massa de água (kg) 3,20 3,50 3,45 a/c 0,51 0,69 0,88 Slump (mm) 110 95 95 Equação 2 10 Onde: * fcj = resistência à compressão axial em MPa, à idade j (dias); * a/c = relação água/cimento, em massa (kg/kg); * ki = depende exclusivamente dos materiais empregados. Figura 4 - Gráfico da relação água/cimento (kg/kg) pela resistência à compressão média aos 7 e 28 dias, em MPa. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Re sis tê nc ia à c om pr es sã o (M Pa ) Relação água/cimento Gráfico da relação água/cimento pela resistência à compressão média aos 7 e 28 dias Idade 7 dias Idade 28 dias Exponencial (Idade 7 dias) Exponencial (Idade 28 dias) 11 4 CONCLUSÕES Esse relatório se propôs a evidenciar de forma clara e objetiva a importância de quantificar a dosagem do concreto e averiguar as características físicas e mecânicas do concreto produzido. Todos os ensaios realizados seguiram os procedimentos exigidos pelas normas, e tiveram como objetivos assegurar a qualidade dos materiais fornecidos e consequentemente minimizar futuros custos com manutenções e diminuir riscos de acidentes causados pela baixa qualidade dos materiais. 12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2003. 2. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007. 3. HELENE, P., TEEZIAN, P. Manual de Dosagem e Controle do Concreto. Ed. Pini, 1992.
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