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Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 1 1. Aglomerantes ............................................................................................... 3 1.1 Cimento Portland .................................................................................... 3 1.1.1 Massa Específica Do Cimento (γ) Norma NBR 6474 ................... 3 1.1.2 Massa Unitária Do Cimento (d) ...................................................... 4 1.1.3 Finura do Cimento ............................................................................... 5 1.1.3.1 Peneiramento NBR 11579 ............................................................ 5 1.1.3.2 Superfície Específica do Cimento NBR NM 76 ............................. 6 1.1.4 Tempo de Pega e Expansibilidade do Cimento ................................... 8 1ª FASE: Determinação da Consistência 11580 ................................... 8 2ª FASE: Determinação dos Tempos de Início e Fim de Pega 11581 ... 8 Determinação Expansibilidade ( Estabilidade Volumétrica) NBR 11582 .. 9 1.1.5 Preparo de Argamassa Normal e Moldagem de Corpos de Prova NBR 7215 P/ Moldagem dos CP’s. .......................................................... 10 1.1.5.1 Quantidade de materiais ............................................................. 10 1.1.5.2 Procedimento para mistura mecânica......................................... 11 1.1.5.3 Procedimento para mistura manual ............................................ 11 Desvio Máximo Relativo (DMR) .......................................................... 13 1.2 CAL VIRGEM E CAL HIDRATADA ..................................................... 14 1.2.1 Ensaios com Cal ............................................................................... 14 Extinção .................................................................................................. 14 Finura da Cal .......................................................................................... 15 Pipocamento ........................................................................................... 15 2 AGREGADOS ............................................................................................. 16 2.1 Massa específica “γ” NBR 9776 ......................................................... 16 2.1.1 Agregado miúdo ............................................................................ 16 2.1.2 Agregado graúdo ........................................................................... 16 2.2 Massa unitária (d) NBR 7251 ............................................................... 18 2.3 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DA AREIA ....................................... 20 Métodos: ................................................................................................. 20 Umidímetro (Speedy) .............................................................................. 22 2.4 DETERMINAÇÃO DE CURVA DE INCHAMENTO DA AREIA NBR 6467 ........................................................................................................... 23 2.5 Substâncias Nocivas nos Agregados ................................................. 26 2.5.1 Torrões de argila NBR 7218 .................................................... 26 2.5.2 Teor de materiais pulverulentos ..................................................... 27 2.5.3 Impurezas orgânicas na areia NBR NM 49 .................................... 28 2.6 Composição Granulométrica dos Agregados NBR 7217 ..................... 29 2.6.1 Dimensão Máxima Característica (Diâmetro Máximo do agregado): ................................................................................................................ 29 2.6.2 Modulo de Finura: .......................................................................... 29 3 Concreto ..................................................................................................... 32 3.1 Mistura ................................................................................................. 32 3.1.2 Mistura Manual .............................................................................. 33 3.1.3 Mistura Mecânica ........................................................................... 33 3.2 Volume da Betoneira e da Betonada ................................................ 34 Velocidade ótima de mistura................................................................... 35 3.3 Consistência do Concreto Pelo Abatimento do Tronco de Cone NBR NM 67 “Slump Test” ................................................................................... 38 3.3.1 Lei de Inge Lyse ................................................................................ 39 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 2 Determinação do consumo de cimento por m³ de concreto ................... 40 3.4 Porcentagem de Argamassa Seca (As) .............................................. 41 3.5 Dosagem Racional Experimental do Concreto ..................................... 43 4 Argamassas ............................................................................................ 51 Conceituação ............................................................................................. 51 4.2 Pastas ............................................................................................... 51 4.3 Argamassas ...................................................................................... 51 4.4 Vantagens da Aplicação do Agregado Miúdo (Inerte) à Pasta (Material Ativo). ....................................................................................... 51 5 Propriedades Físicas e Mecânicas das Madeiras. ...................................... 54 5.1 Ensaios Físicos .................................................................................... 54 5.2 – Peso Específico Aparente (D) ........................................................ 55 5.3 – Retratibilidade ................................................................................ 55 5.4 Ensaios Físicos e Mecânicos da Madeira ......................................... 58 6 Materiais Cerâmicos ................................................................................... 61 6.1 Dimensões NBR 6133 .......................................................................... 61 6.2 Absorção .............................................................................................. 61 7 Barras e Fios de Aço destinados a Armaduras para Concreto Armado NBR 7480 ............................................................................................................... 65 7.1 Barras de fios de Aço ........................................................................... 65 7.2 Bitola .................................................................................................... 65 7.3 Categorias e Classes ........................................................................ 65 7.4 Diagramas Tensão-deformação ....................................................... 66 7.5 Categorias ........................................................................................ 66 Tabela de Dosagem Racional Experimental .............................................. 70 Tabela de Ruptura dos Corpos de Prova da Dosagem Experimental ........ 71 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 3 1. Aglomerantes 1.1 Cimento Portland 1.1.1 Massa Específica Do Cimento (γγγγ) Norma NBR 6474 Equipamentos e materiais a serem utilizados no ensaio: Frasco de Lê Chatelier;Funil de Vidro; Espátula; Termômetro; 60 gramas de Cimento; 250ml de Querosene; Recipiente para o a pesagem do cimento; Balança de precisão de 0,01 grama; Recipiente com água. Ensaio Coloca-se no frasco de Le Chatelier 250ml de um líquido que não reaja com o cimento (xilol, querosene, ...), no caso será utilizado querosene. Em seguida coloca-se o frasco em uma vasilha com água para a equalização da temperatura, aguarda-se até que o atinja a temperatura da água e faz-se a 1ª leitura (Lo) na parte inferior do menisco. A seguir, com auxílio de uma espátula e um funil de vidro coloca-se no frasco, os 60g de cimento. Novamente o conjunto é colocado em uma vasilha com água, aguarda-se até atingir o equilíbrio de temperatura, e faz-se a 2ª leitura (Lf). Portanto o volume do cimento será = Lf – Lo CIMENTO ______________ Tabela 1: Determinação de massa específica do cimento Determinações Massa de Cimento (g) Lo (cm³) Lf (cm³) Volume de cimento (cm³) γ do cimento (g/cm³) 1ª 2ª 3ª média FIGURA 1: LÊ CHATELIER (g/cm³) Lo - Lf massa γ = (g/cm³) grãos vol. massa γ = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 4 1.1.2 Massa Unitária Do Cimento (d) Para execução deste ensaio corretamente deve-se usar um caixote de volume nunca inferior a 20litros, pesa-se o caixote vazio (P1), enche-se o caixote com o cimento, deixando o cimento cair sempre de uma altura aproximada de 10 cm (para uniformizar a compactação do cimento dentro do caixote), pesa-se o caixote cheio (P2). P2-P1 = massa de cimento contido no caixote Cimento: CPII E32 Tabela 2: Determinação da massa unitária do cimento Medições 1ª determinação 2ª determinação Volume do caixote V (l) Massa do caixote cheio. P2 (kg) Massa do caixote vazio. P1 (kg) Massa de cimento P2-P1 (kg) Massa unitária do cimento. (d)(kg/l) Média .100 γ d 1%V −= (kg/l) caixote vol. P - P d 12 = (kg/l) caixote vol. massa d = (kg/l) Total V. massa d =(kg/l) vaziosV. grãos V. massa d + = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 5 1.1.3 Finura do Cimento 1.1.3.1 Peneiramento NBR 11579 Para execução deste ensaio, usa-se a peneira de malhas quadradas de 0,075mm de lado, também chamada peneira 200. Usa-se uma amostra de 50g de cimento. Coloca-se o cimento (50g) sobre a peneira (200) já munida de tampa e fundo e procede-se o peneiramento de acordo com a norma. Ao fim do peneiramento, calcula-se o índice de finura (IF). IF = massa do resíduo na peneira 200 x 100 Massa da amostra De acordo com a norma, o índice de finura ou resíduo na peneira ABNT 0,075mm (200) deverá ser: Cimento classe CPII-E-32------------------------------------- máximo 12% Cimento classe CPII-E-40------------------------------------- máximo 10% CIMENTO: CPII E32 Tabela 3: Determinação da finura do cimento (peneira 0,075mm ou peneira 200) Medições Cimento classe Massa da amostra (g) Massa de cim. retida na peneira 200 (g) Índice de Finura IF (%) Média 1ª determinação 2ª determinação Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 6 1.1.3.2 Superfície Específica do Cimento NBR NM 76 Este método tem por objetivo fixar como deve ser feita a determinação da finura do cimento em termos de superfície específica em cm²/g através do permeabílimetro de Blaine. Consiste em se fazer passar uma certa quantidade de ar através de uma camada de cimento de porosidade conhecida (e = 0,50). O cimento a ser ensaiado é colocado na cápsula sobre um disco perfurado e recoberto com um papel filtro. Um êmbolo que se adapta à cápsula, limita o volume Vt. A quantidade “m” de cimento é adensada ao volume “Vt” e recoberto com um segundo papel filtro. O líquido manométrico está no traço 4, aspira-se o ar por meio de uma pêra até o líquido atingir o traço 1, fecha-se a torneira, que liga à pêra com o aparelho, quando o menisco do líquido atingir o 2º traço mede-se o tempo até que chegue ao 3º traço. De acordo com a norma a superfície específica pode ser: Cimento classe CPII-E-32 ---------------------------------- mínimo 2600 cm²/g. Cimento classe CPII-E-40 ---------------------------------- mínimo 2800 cm²/g. * Os valores de “k1 a k6” acima, é de um aparelho de Blaine específico, não usar como referência. Cada aparelho ao ser calibrado, determina-se os valores de K´s. m = (1 – e ) * γ * Vt. e = porosidade da camada de cimento. η = viscosidade do ar na temperatura do ensaio. γ = massa específica do cimento. Vt = volume da capsula. T = tempo gasto para o líquido ir do traço 2 ao traço 3. k1 = 440,19* k2 = 16,19* k3 = 802,01* k4 = 10,84* k5 = 2125,32* k6 = 2,876* e = Vv / Vt � Vv = e * Vt γ = m / Vg � m = γ * Vg Vg = Vt - Vv m = γ * (Vt – Vv) m = γ * Vt - γ * Vv m = γ * Vt - γ * e * Vt m = γγγγ * Vt *(1 – e) ΤKS *11 = S2 = (k2 * Τ ) / η S3 = (k3 * e³ * Τ )/ (1 – e) S4 = (k4 * e³ * Τ ) / (√η *(1 – e)) S5 = (k5 * e³ * Τ ) / (γ * (1 – e)) S6 = (k6 * e³ * Τ ) / (γ * (1 – e)* η ) Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 7 O valor de ηηηη, é retirado da tabela abaixo Tabela 4: Valor de poises ºC γγγγ do mercurio V. ar (Poises) raiz ηηηη (poises) 18 13,55 0,0001798 0,01341 20 13,55 0,0001808 0,01345 22 13,54 0,0001818 0,01348 24 13,54 0,0001828 0,01352 26 13,53 0,0001837 0,01355 28 13,53 0,0001847 0,01359 Equipamentos e materiais para ensaio: Aparelho de Blaine,Tubo de Permeabilidade, Êmbulo; Papel filtro; Cimento, Funil de vidro; Recipiente para pesagem do cimento, balança de precisão de 0,01g. FIGURA 2: APARELHO DE PERMEABILIMETRO DE BLAINE Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 8 1.1.4 Tempo de Pega e Expansibilidade do Cimento Para a determinação dos tempos de inicio e fim de pega do cimento usa- se o aparelho de Vicat. Constituído de sonda de Tatmajer e agulha de Vicat. 1ª FASE: Determinação da Consistência 11580 Fabrica-se uma pasta com uma quantidade de água conhecida, enche- se o molde. Logo após faz-se descer livremente sobre o molde a sonda de Tatmajer, sem velocidade inicial. A pasta é dita de consistência normal, quando a sonda parar a 6 ± 1 mm do fundodo molde. 2ª FASE: Determinação dos Tempos de Início e Fim de Pega 11581 Início de pega: É o tempo decorrido desde o instante do lançamento da água sobre o cimento, até o instante em que a agulha de Vicat, parar a 4 ± 1mm do fundo do molde. (esse tempo não pode ser inferior a 1(uma) hora). Fim de pega: É tempo decorrido desde o instante do lançamento da água sobre o cimento, até o instante em que a agulha de Vicat pare a 38mm do fundo do molde. FIGURA 3: INÍCIO E FIM DE PEGA Quantidade de água necessária para obter-se uma pasta de consistência normal___ __ (ml). Ou ___ __(%) da massa de cimento_______(g). 1- Início de pega __________ horas __________ minutos 2- Fim de pega __________ horas __________ minutos Início de Pega Fim de Pega Tempo de fim de pega Tempo de início de pega Endurecimento T2 T1 To Tempo Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 9 Determinação Expansibilidade ( Estabilidade Volumétrica) NBR 11582 Procedimento: Apoiada pela base de vidro colocar cada agulha sobre a placa de vidro lubrificada com óleo mineral e com a ajuda de uma espátula fina preenchê-la com a pasta preparada com a consistência normal, após terminada essa operação cobri-la também com a placa de vidro lubrificada, colocando-se sobre esta um peso para que o cilindro não gire devido ao peso das hastes. Molda-se 6 corpos de prova 3 cura a frio e 3 para cura a quente. Cura inicial Logo após a moldagem, o conjunto deve ser imerso em tanque com água mantendo a temperatura de (23º ± 2) ºC durante (20 ± 4) h. Cura a frio Após a cura inicial retira-se as placas de vidro faz-se a 1º leitura, então o corpo de prova é levado novamente ao tanque durante 6 dias na água, após é feita a 2º leitura. Cura a quente Após a cura inicial retiram-se as placas de vidro faz-se a 1º leitura, então os corpos de prova são colocados em um recipiente cheio de água de forma que as hastes fiquem fora da água, procede-se ao aquecimento da água até a ebulição entre 15 e 30 minutos, a ação da água quente deve durar 5 horas ou mais, então é feita a 2ª leitura Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 10 1.1.5 Preparo de Argamassa Normal e Moldagem de Corpos de Prova NBR 7215 P/ Moldagem dos CP’s. 1.1.5.1 Quantidade de materiais Tabela 5: Materiais para moldagem de corpos de prova Material Massa em p/ mistura (g) Manual Mecânico Cimento 312 0,2 624 0,4 Água 150 0,1 300 0,2 *Areia Normal - - Mat. retido entre as peneiras % em massa F.Grossa 234 0,2 468 0,3 2,4 e 1,2 25 F.Méd. Grossa 234 0,2 468 0,3 1,2 e 0,6 25 F.Méd. Fina 234 0,2 468 0,3 0,6 e 0,3 25 F. Fina 234 0,2 468 0,3 0,3 e 0,15 25 **Traço em massa 1:3 constante - Água/Cimento = 0,48 constante Tabela 6: Resistência Mínima (Mpa) Classe 3 dias 7 dias 28 dias CPII-E-32 10 20 32 CPII-E-40 15 25 40 * Areia Normal - Produzida e fornecida pelo IPT (Instituto de Pesquisa Tecnológica) de São Paulo. E deve satisfazer a NBR 7214. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 11 1.1.5.2 Procedimento para mistura mecânica Coloca-se toda quantidade de água na cuba e ajuntar o cimento, fazer a mistura na velocidade baixa durante 30s. Sem paralisa a operação da mistura, inicia-se a colocação da areia (quatro frações previamente misturada), toda essa areia deve ser colocada gradativamente durante 30s. Após o termino da colocação da areia, muda-se para a velocidade alta, misturando os materiais nesta velocidade durante 30s. Após esse tempo, desliga-se o misturador durante 1min.e30s. nos primeiros 15s, retira-se com auxílio de uma espátula, a argamassa que aderiu às paredes da cuba e à pá, colocando-a no interior da cuba, o restante do tempo a argamassa em repouso. Após esse tempo liga-se o misturador na velocidade alta durante 1min. Em seguida, molda-se os corpos de prova o mais rápido possível. 1.1.5.3 Procedimento para mistura manual A quantidade de materiais secos a misturar de cada vez é de 1248g, isto é, 312g de cimento e 936g de areia normal (traço 1:3). A quantidade de água a ser empregada é fixa e igual a 150g deve ser tal que empreste à argamassa a consistência normal. Modo de juntar a água – dispõem-se a mistura de cimento e areia em forma de coroa, e lança-se de uma vez à água necessária no interior da cratera assim formada. Em seguida com a espátula, deita-se sobre o líquido o material circunstante, devendo essa operação durar 1 minuto. Com o auxílio da espátula, a mistura é amassada energicamente durante 5 minutos. Na Norma MB-1/78 é indicada a mistura mecânica. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 12 1.1.5.4 Ruptura CP’s de Argamassa 3 dias – data da moldagem: / / data da ruptura: / / Tabela 7: controle de resistência do cimento 7 dias – data da moldagem: / / data da ruptura: / / Tabela 8: controle de resistência do cimento 28 dias – data da moldagem: / / data da ruptura: / / Tabela 9: controle de resistência do cimento CP Nº Diâmetro Médio (cm) Secção (cm²) Carga de Ruptura (kgf) Tensão de ruptura (fc) (kgf/cm²) (MPa) 1 2 3 4 média CP Nº Diâmetro Médio (cm) Secção (cm²) Carga de Ruptura (kgf) Tensão de ruptura (fc) (kgf/cm²) (MPa) 1 2 3 4 média CP Nº Diâmetro Médio (cm) Secção (cm²) Carga de Ruptura (kgf) Tensão de ruptura (fc) (kgf/cm²) (MPa) 1 2 3 4 média Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 13 Desvio Máximo Relativo (DMR) DMR = | fc(media) -fc (mais afastada da media) | x100 fc(media) O DMR deverá ser calculado para cada idade separadamente Se o DMR calculado for menor que 8%, deve-se comparar os valores de resistência com ao especificados na norma para cada idade. Se o DMR calculado for maior que 8%, deve-se refazer o ensaio para essa idade. Tabela 10: Resistência Mínima do Cimento Cimento classe 3 dias 7 dias 28 dias CPII - E –25 8 15 25 CPII - E –32 10 20 32 CPII - E –40 15 25 40 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 14 1.2 CAL VIRGEM E CALHIDRATADA 1.2.1 Ensaios com Cal Extinção Num pequeno tacho, coloca-se dois ou três fragmentos de cal virgem mais ou menos do tamanho de um punho fechado, adiciona-se água até umedecer totalmente a cal, observando-se o tempo da reação iniciar. CLASSIFICAÇÃO DA CAL QUANTO A RAPIDEZ DE EXTINÇÃO Cal de extinção rápida: Ë aquela que em menos de 5min. em contato com a água hidrata-se. Para extinguir este tipo de cal, deve-se observar os cuidados abaixo. a) Adicionar sempre cal a água, nunca água a cal. b) A água deve ser inicialmente suficiente para cobrir toda a cal c) Se durante a extinção desprender vapor, deve-se revolver inteiramente e rapidamente a massa de cal, adicionando-lhe água até cassar o desprendimento de vapor. Cal de extinção média: É aquela que reage com a água de 5 a 30 min. Para se extinguir este tipo de cal, adiciona-se água à cal, até a mesma fique meio submersa. Mexer ocasionalmente, se ocorrer desprendimento de vapor. Nesta cal deve-se adicionar água à cal aos poucos, tomando cuidado para não colocar água além do necessário, pois do contrário esta cal resulta fria e seca. Cal de extinção lenta: É aquela cujo tempo de reação com a água é superior a 30min. Para este tipo de cal, adiciona-se água à cal, umedecendo- a completamente. Deixar o material em uma caixa até que a reação inicie, após o que deve-se adicionar água vagarosamente. Se ocorrer vaporização, não se deve mexer a massa de cal sem antes a extinção não estiver terminada. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 15 Finura da Cal Usa-se para este ensaio 100g de cal hidratada que será peneirada com auxílio de um jato moderado de água durante no máximo 30s através das peneiras de abertura 0,6mm e 0,075mm. %máxima retida na peneira 0,6mm------------------- 0,5% %máxima retida na peneira 0,075mm---------------- 15% Reações 900ºC CaCO3 CaO + CO2 cal aérea cal virgem cal viva CaO + H2O Ca(OH)2 + calor cal hidratada ou extinta Pipocamento Fabrica-se uma pasta de cal hidratada. • 100g da cal hidratada a ser analisada • 25g de gesso (para acelerar o endurecimento da pasta). Água suficiente para dar a plasticidade necessária para moldar o corpo de prova sobre uma placa de vidro. Molda-se uma camada de aproximadamente 3mm sobre a placa de vidro e deixa-se 24 horas secando ao ar. Coloca-se a placa já endurecida, durante 5 horas sujeita a vapores de água em ebulição. Depois desse tempo verifica-se visualmente na superfície da amostra se apareceu alguma mancha amarelada, pipocamento, fissuramento ou bolhas. Se o acima mencionado não acorreu, a cal sobre o ponto de vista de pipocamento está aprovada. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 16 2 AGREGADOS 2.1 Massa específica “γγγγ” NBR 9776 2.1.1 Agregado miúdo A determinação é feita através do frasco de Chapman. Coloca-se 200cm³ de água no frasco, em seguida insere-se 500g de areia seca. Haverá uma diferença de volume medido no frasco, essa diferença nos fornece o volume dos grãos da areia. 2.1.2 Agregado graúdo Tanto para brita como para a argila expandida, usa-se uma proveta graduada de 2000 cm³. Coloca-se primeiro a água (suficiente para submergir os agregados) e em seguida o agregado, faz-se a leitura “L” e calcula-se “γ”pela formula acima. (g/cm³) grãos dos Volume grãos dos massa γ = (g/cm³) cm³) 200-(L g 500 γ = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 17 γγγγ da areia Areia tipo __________________ Tabela 11: Massa específica da areia. Determinação Massa do agregado (g) Vol. da água (cm³) Leitura L (cm³) Vol. agregado Seco (cm³) γγγγ da Areia (g/cm³) 1 2 Média γγγγ da brita Brita tipo _________ __________ Tabela 12: Massa específica da brita. Determinação Massa do agregado (g) Vol. da água (cm³) Leitura L (cm³) Vol. agregado Seco (cm³) γγγγ da Brita (g/cm³) 1 2 Média γγγγ da argila expandida Argila Expandida _____________________ Tabela 13: Massa específica da argila expandida. Determinação Massa do agregado (g) Vol. da água (cm³) Leitura L (cm³) Vol. agregado Seco (cm³) γγγγ da Arg. Expandida (g/cm³) 1 2 Média Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 18 2.2 Massa unitária (d) NBR 7251 Usa-se um caixote de volume conhecido. O agregado é colocado no caixote de uma altura aproximada de 10cm sem compactar. O volume dos grãos mais o volume de vazios entre os grãos é igual ao volume do caixote que contém o agregado. A diferença de massa entre caixote cheio e caixote vazio nos fornece a massa do agregado contido no caixote. A relação entre massa de agregado/volume do caixote nos dá a massa unitária do agregado. Massa do caixote vazio---------P1 Massa do caixote cheio---------P2 Massa do agregado--------------P2 – P1 d = (P2 – P1) / vol. do caixote (g/cm³) ou (kg/l) Tabela 14: Determinação da massa unitária dos agregados. Medições Agregado Miúdo (AREIA) Agregado Graúdo (BRITA) Agregado Graúdo Argila Expandida Amostra1 Amostra2 Amostra1 Amostra2 Amostra1 Amostra2 V ( l ) P1 kg) P2 (kg) P2–P1 (kg) D (kg/l) média Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 19 d = massa unitária = massa /vol. do caixote (material seco) γ = massa específica = massa /vol. dos grãos (material seco) FIGURA 4: BANDEJA COM AREIA FIGURA 5: CAIXOTE DE 20 LITROS 100 x γb db 1brita da vazios% −= 100 x γa da 1areia da vazios% −= 100 x γ d 1 vaziosde % −= Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________Professor: Kleber Aristides Ribeiro 20 2.3 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DA AREIA Métodos: a) Secagem em estufa b) Frasco de Chapman c) Umidímetro (Speedy) d) Fogo e) Aquecimento (tacho) f) Queima (álcool) Definição: É a porcentagem de água contida em uma determinada quantidade de (areia ou qualquer material). Mu = massa úmida Ms = massa seca Mu - Ms = Água na areia = “A” Massa de água ou Volume de água Frasco de Chapman NBR 9775 Deve-se conhecer previamente o γ da areia. Coloca-se no frasco de Chapman 200ml de água. Em seguida coloca-se 500g de areia úmida. Agita-se o frasco e deixa-o em repouso. Lê-se o nível (L) atingido pela mistura de areia úmida + água. EQUAÇÃO DE MASSAS 1) EQUAÇÃO DE VOLUMES L = 200+Vol. de areia seca+Vol.de água Vs Ms γ = γ Ms Vs = 100 x UMs Ms 500 = águaMs500 += 100 U)(1 Ms500 + = (I) 100 x UMs γ Ms 200L ++= 100 U)(1 x γ Ms 200L + += (II) 100 x UMs A = 100x Ms Ms)(Mu U − = Ms A U = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 21 Resolvendo o sistema (I) e (II), elimina-se Ms e acha-se a úmidade (U). 100 x L700 γ200L 500 U − −−= Tabela 15: Frasco de Chapman Determinação Massa espec. de areia (g/cm³) Leitura (L) no frasco (cm³) Massa de areia úmida (g) Umidade % 1 2 média SECAGEM Tabela 16: Estufa Determinação Massa de Areia úmida (g) Massa de Areia seca (g) Umidade % Média 1 2 Tabela 17: Aquecimento ao Fogo Determinação Massa de Areia úmida (g) Massa de Areia seca (g) Umidade % Média 1 2 Tabela 18: Queima ao Fogo Determinação Massa de Areia úmida (g) Massa de Areia seca (g) Umidade % Média 1 2 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 22 Umidímetro (Speedy) Frasco metálico com manômetro na sua parte superior. Coloca-se uma ampola de carbureto de cálcio (CaC2), algumas esferas de aço e a areia úmida em quantidade pré fixada pelo fabricante do aparelho. O frasco é fechado e agitado, com a agitação as esferas de aço quebram a ampola e o carbureto de cálcio reage com a água contida na areia, produzindo um gás que ativa o manômetro. CaC2 + H2O ______________ C2H2 + CaO Com a pressão registrada no manômetro, entra-se numa tabela fornecida pelo fabricante, achando-se a úmidade. ***OBS: Se o manômetro atingir, no inicio, o valor máximo da escala, abrir o aparelho e repetir o ensaio com metade do material. Se o manômetro indicar menos de 0,5 kg/cm² repetir o ensaio com o dobro do material. Tabela 19: Umidímetro (Speedy) Determ. Massa de areia úmida Mu (g) Pressão manométrica (kg/cm²) Umidade %U 1 2 média Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 23 2.4 DETERMINAÇÃO DE CURVA DE INCHAMENTO DA AREIA NBR 6467 Esse ensaio baseia-se na determinação das massas unitárias (d) de uma mesma areia, com diferentes umidades. 2.4.1 Inchamento da areia Vi = Vu - Vs Vu = Volume úmido Vs = Volume seco 2.4.2 Coeficiente de inchamento Ci = Vu Vs 2.4.3 Porcentagem de inchamento Mas sabemos que: 100 x Vs VsVu 100 x Vs Vi I % − ⇔= Vu Mu du Vs Ms ds = = 100 ) U(100 Ms Mu + = 100 x ds Ms dsdu MsMu I % = - 100 x ds Ms dsdu . 100 Msu)(100 . Ms + - 100 x 1 ds Ms du . 100 u)(100 . Ms − + 100 x 1 100 u100 . du ds − + para um mesmo volume Mu Ms du ds = − + = 1 100 u100 . Mu Ms 100 I %∴ Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 24 Para um volume constante, ( ex. 20 l ) temos: Fórmula para calcular a água na areia contida no caixote (L). Msds = ds Ms =20 Mudu = du Mu =20 du Mu ds Ms = duMsdsMu .. = Mu Ms du ds = x100 Ms MsMu U − = 100 x Ms)(Mu 100Ms x U Ms MsMu U −=⇔ − = Ms x 100Mu x 100 Ms x U −= Ms x 100 Ms x 100 Mu x 100 += U) (100 Ms Mu x 100 += 100 ) U(100 Ms Mu + = u100 u*Mu A + = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 25 Tabela 20: Inchamento da areia Um id ad e % U Vol. do caixote V (l) Massa do caixote vazio M1 (kg) Massa do caixote cheio M2 (kg) Massa da areia Úmida (kg) Mu=(M2-M1) Mo (M2-M1) (p/ 0%) Mo Mu 100+U 100 Coef. de incham. (Ci) % de incham. I (%) Água na areia contida no caixote A (l) *** Mo = massa de areia contida no caixote com 0% de umidade. Ms = Massa Seca T = tangente // eixo U% (t1) A = (t1) // OT B = Projeção de A na curva 2 )u Imáximo I (% médio I % c− = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 26 2.5 Substâncias Nocivas nos Agregados 2.5.1 Torrões de argila NBR 7218 São grânulos de resistência e curabilidade inferiores, tanto nos agregados miúdos como nos graúdos. PROCEDIMENTO: Peneirar o material (depois de seco) através da serie normal de peneiras. Tabela 21: Massa da amostra para ensaio de torrões de argila. Material retido entre as peneiras Massa mínima da amostra para o ensaio (kg) Peneiras para remoção dos resíduos. 1,2 e 4,8 0,2 0,6 4,8 e 19 1,0 2,4 19 e 38 2,0 4,8 38 e 76 3,0 4,8 Cada parcela da amostra é estendida numa bandeja, e os grãos sofrem uma catação com os dedos, os grãos friáveis são considerados de argila. Depois de esmagar todos os torrões, seusresíduos são eliminados através das peneiras indicadas acima. A porcentagem dos torrões de argila é obtida entre a diferença de massa antes e depois relativamente a massa total da amostra. Torrões de argila máximo ------------- 1,5% Tabela 22: Determinação de torrões de argila. Determinação Massa inicial (g) Massa final (g) Massa do resíduos (g) Torrões de argila (%) Média 1 200 2 200 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 27 2.5.2 Teor de materiais pulverulentos Constituído de partículas de argila (0,003mm) e silte (0,002 e 0,06mm) Massa mínima de material para realização do ensaio Tabela 23: Massa mínima para amostra de ensaio para teor de materiais pulverulentos. Diâmetro máximo do agregado Massa mínima da amostra p/ o ensaio (kg) 4,8mm 1,0 4,8 e 19mm 3,0 > 19mm 5,0 Coloca-se o material seco numa vasilha cobrindo-o com água agita-se vigorosamente o material e depois joga-se o material sobre as peneiras 1,2mm e 0,075mm. Esse processo é continuo até a água ficar limpa. Seca-se o material até a constância de massa. Com a diferença de massa antes e depois, calcula-se a porcentagem de material pulverulento. Agregado miúdo Usado em concreto sujeito a desgaste superficial----- máx.---------- 3,0% Usado em concreto de aplicação geral ------------------ max.---------- 5,0% Agregado graúdo--------------------------------------------- máx.---------- 1,0% Tabela 24: Determinação de teor de materiais pulverulentos. Materal Massa Inicial (g) Massa Final (g) Massa de mat. pulverul. (g) % de mat. pulverul. Média Areia 1000 Areia 1000 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 28 2.5.3 Impurezas orgânicas na areia NBR NM 49 São partículas de húmus que exercem ação prejudicial sobre a pega e endurecimento da pasta. Este ensaio é por avaliação colorímetrica. Usa-se uma amostra de 200g de areia seca e 100ml de solução de hidróxido de sódio. Solução a 3% Hidróxido de sódio ------------------------30g Água destilada ------------------------------970ml (solução “A”) Prepara-se uma solução de ácido tânico a 2% Ácido tânico --------------------------------2g Álcool a 95GL------------------------------10ml Água destilada------------------------------90ml (solução “B”) Prepara-se uma mistura de 3ml da solução “B” e 97ml da solução “A”. Prepara-se uma mistura de 100ml da solução “A” e 200g da areia seca (areia a ser analisada). Agita-se as duas misturas e deixa-se em repouso por 24h em local escuro. Se a mistura com areia estiver mais escura que a mistura preparada com as soluções “A“ e “B”, então realmente foi constatada a presença de húmus na areia. Figura 7: Proveta de 250ml com hidróxido de sódio Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 29 2.6 Composição Granulométrica dos Agregados NBR 7217 É a proporção relativa, expressa em porcentagem, dos tamanhos dos grãos que constituem os agregados. O peneiramento é feito através da serie normal de peneiras que possuem as seguintes aberturas de malhas: 0,15; 0,30; 0,6; 1,2; 2,4; 4,8; 9,5; 19; 38 e 76mm. A serie normal é uma PG de razão 2. (Ai = 0,15). Peneiras da serie intermediária: 6,3; 12,5; 25; 32; 50; 64 e 100mm. No ensaio de granulometria, define-se: 2.6.1 Dimensão Máxima Característica (Diâmetro Máximo do agregado): É a abertura da peneira, em milímetro, em que fica acumulado uma porcentagem igual ou imediatamente abaixo de 5% . 2.6.2 Modulo de Finura: É a soma das porcentagens acumuladas retidas nas peneiras da serie normal, dividida por cem (100). Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 30 Areia tipo: _______________ Massa: _________________ (g) Tabela 25: Determinação Granulométrica da areia. Peneiras abertura (mm) Material Retido (g) % retida % acumulada (6,3) 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Resíduo Total Módulo de finura = Diâmetro máximo= Tabela 26: Classificação da Areia Abertura das Peneiras Porcentagem, em peso, retida acumulada na peneira ABNT, para Zona 1 Muito Fina Zona 2 Fina Zona 3 Média Zona 4 Grossa 9,5 0 0 0 0 6,3 0 a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 7 4,8 0 a 5 (a) 0 a 10 0 a 11 0 a 12 2,4 0 a 5 (a) 0 a 15 (a) 0 a 25 (a) 5(a) a 40 1,2 0 a 10 (a) 0 a 25 (a) 10(a) a 45(a) 30(a) a 70 0,6 0 a 20 21 a 40 41 a 65 66 a 85 0,3 50 a 65 (a) 60 (a) a 88 (a) 70(a) a 92(a) 80(a) a 95 0,15 85 (b) a 100 90 (b) a 100 90 a 100 90(b) a 100 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 31 Brita tipo: _______________ Massa: _________________(kg) Tabela 27: Determinação granulométrica da brita. Peneiras Abertura (mm) Material Retida (g) % retida % acumulada (100) 76 (64) (50) 38 (32) (25) 19 (12,5) 9,5 (6,3) 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 Resíduo total Módulo de finura = Diâmetro máximo= Tabela 28 : Classificação da Brita Br ita PORCENTAGEM RETIDA ACUMULADA, EM PESO NAS PENEIRAS DE ABERTURA NOMINAL, EM MM 64 50 38 32 25 19 12,5 9,5 6,3 4,8 2,4 0 - - - - - - 0 0-10 - 80-100 95-100 1 - - - - 0 0-10 - 80-100 92-100 95-100 - 2 - - - 0 0-25 75-100 90-100 95-100 - - - 3 - 0 0-30 75-100 90-100 95-100 - - - - - 4 0-30 75-100 90-100 95-100 - - - - - - - Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 32 3 Concreto 3.1 Mistura É a operação de fabricação do concreto, destinada a obter um conjunto homogêneo resultante do agrupamento interno dos agregados, aglomerantes, adicionantes, aditivos e água. Normas para avaliação da Eficiência. Os critérios para avaliação da eficiência da ação de mistura ou de uma boa betoneira são: • Homogeneidade do concreto fabricado, em especial da dosagem do cimento por unidade do volume ou do peso; • Resistência do concreto obtido e sua dispersão; Porcentagem de material que fica aderente às peças do tambor, depois da descarga. Velocidade de descarga. Entre as varias normas existentes para medir eficiência de uma betoneira, podemos destacar as que seguem: Norma Belga. Tabela 29: Porcentagem de material na betoneira Ensaio Desvio para a média de 8 partes Máximo Porcentagem média Compressão 10 - 15 4 - 6 Porcentagem de agregado graúdo 10 - 15 6 - 8 Porcentagem de agregado miúdo 10 - 15 6 - 8 Porcentagem de cimento 10 - 15 6 - 8 Dividir a betonada em oito partes, moldar corpos de prova para ensaio a compressão e fazer os testes de relação agregado graúdo/miúdo e cimento. ASTM-C94 para centrais de concreto (tabela ) (3).Tabela 30: Variação máxima permitida entre a primeira e a última parte de uma betonada. Abatimento 2 cm ou 20% do valor m Porcentagem de agregado graúdo 6% Porcentagem de cimento 7% Compressão aos 7 dias 7,5% do valor médio Massa específica 16 kg/m³ Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 33 Bureau of Reclamation (Estados Unidos). Tabela 31: Variação entre a primeira e a última porção da betonada. 1 - Massa específica 0,8% 2 - Porcentagem de agregado graúdo 5% Fonte: Concreto Manual, 7a ed., pág. 565. O item 1 refere-se à massa específica da argamassa extraída do concreto e separada pela peneira 4,8mm. Há ainda a norma inglesa, que é a BS 3963. 3.1.2 Mistura Manual A NBR-6118 (NB 1-78), no subitem 12.3 estabelece que: “o amassamento manual do concreto, a empregar-se excepcionalmente em pequenos volumes ou em obras de pouca importância, deverá ser realizado sobre um estrado ou superfície plana impermeável e resistente. Misturar-se- ão primeiramente, a seco, os agregados e o cimento, de maneira a obter-se a cor uniforme; em seguida, adicionar-se-á aos poucos a água necessária, prosseguindo-se a mistura até conseguir-se massa de aspecto uniforme. Não será permitido amassar-se, de cada vez, volume de concreto superior ao correspondente a 100kg de cimento”. 3.1.3 Mistura Mecânica Obtida em máquinas especiais, constituídas de um tambor ou cuba, fixa ou móvel em torno de um eixo que pode ser vertical, horizontal ou inclinado. Podemos classificar as betoneiras de acordo com o processo de mistura em: • Betoneiras de queda livre ou de gravidade, que produzem a mistura através de movimento onde as pás internas da cuba levam o material até a parte superior e de lá deixam cair, pela gravidade ou queda livre, o material levado, de maneira a se obter, aos poucos e mais ou menos lentamente, homogeneização da mistura. • Betoneiras de mistura forçada, que produzem a mistura dos materiais componentes do concreto pelo movimento da cuba e/ou das pás, que se movimentam, arrastando todo o material e forçando-o a um contato rápido e completo. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 34 Figura 8: ilustração da mistura na betoneira O mais recente melhoramento nas betoneiras de eixo vertical é a patente de Eirich (Alemanha), denominado “mistura em dois tempos”, que consiste num agitador tipo liquidificador, que é introduzido na betoneira quando a água, cimento e areia estão colocados. Dessa maneira, podem-se economizar cerca de 10% do aglomerante. 3.2 Volume da Betoneira e da Betonada Devemos considerar três volumes possíveis: Volume da cuba ou tambor (Vt), que é o volume total do corpo da betoneira; Volume da mistura (Vm), que é a soma dos volumes aparentes dos materiais secos componentes do concreto; Volume de produção, que é o volume que a betoneira é capaz de produzir em concreto pronto, homogêneo e adensado (Vp); As normas internacionais classificam as betoneiras pelo volume de capacidade de produção de concreto pronto, havendo ainda algumas normas que obrigam a uma produção homogênea até 10% acima desse volume nominal. Tabela 32: Relação entre os volumes da betoneira (Vt), Capacidade de mistura (Vm) e de produção (Vp). Tipo de Betoneira (5) Relação entre os volumes Vm Vt 0,4 0,7 0,4 a 0,7 Vp Vm 0,65 0,65 0,65 Vp Vt 0,3 0,5 0,3 a 0,5 H I V Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 35 A ABNT, ao estudar este assunto, para futura normalização, classificou as betoneiras por 90% do número de litros que elas sejam capazes de produzir de concreto pronto, homogêneo e compactado (14 e 17). Assim, uma betoneira 350 será a betoneira capaz de produzir até 390 litros de concreto, isto é, 390 x 0,9 = 350 litros. Outra maneira de classificar as betoneiras é a que considera a posição de seu eixo de rotação principal, assim: • Inclinadas (I) • Horizontais (H) • Verticais (V) Velocidade ótima de mistura Para cada tipo de betoneira existe uma velocidade ótima do tambor, acima da qual poderá haver o início de centrifugação dos materiais, diminuindo, portanto, a homogeneidade. sendo: N = rotações por minuto; D = diâmetro do tambor em metros, D N 20 = Tabela 33: Velocidade ótima segundo Relação entre os volumes DN² 300 - 350 350 - 450 200 - 250 N (médio) D 18 D 20 D 15 Tempo de mistura A NBR 6118 (NB 1-78), no subitem 12.4, estabelece que: “o amassamento mecânico em canteiro deverá durar, sem interrupção, o tempo necessário para permitir a homogeneização da mistura de todos os elementos, inclusive eventuais aditivos; a duração necessária aumenta com o volume de amassada e será tanto maior quanto mais seco o concreto. O tempo mínimo de amassamento, em segundos, será 120 D , 60 D ou 30 D , conforme o eixo da misturadora seja inclinado, horizontal ou vertical, sendo d o diâmetro máximo da misturadora (em metros). Nas misturadoras de produção contínua deverão ser descartadas as primeiras amassadas até se alcançar a homogeneização necessária. No caso de concreto pré- misturado, aplica-se a NBR7212(EB-136)”. H I V Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 36 Tabela 34: tempo Relação entre os volumes Tempo t(segundos) t = 60 D t = 120 D t = 30 D Desde Abrams (1918) é discutido se o aumento do tempo de mistura aumenta a resistência do concreto. Abrams verificou que entre 30 segundos e 10 minutos, mas principalmente até 2 minutos, houve aumento. Outros experimentadores verificaram que o aumento pequeno na resistência, após 2 a 3 minutos de mistura, não justifica o custo do aumento do tempo de mistura. A tabela tempo de mistura apresenta o tempo recomendado pelo A.C.I. 614 (American Concrete Institute), bem como pelo Concrete Manual. Tabela 35: tempo de mistura Capacidade da Betoneira Tempo de mistura Concrete Manual A.C.I. Até 750 1’ 30” 1’ 00” 1500 1’ 30” 1’ 15” 2250 2’ 00” 1’ 30” 3000 2’ 30” 1’ 45” 3750 2’ 45” 2’ 00” 4500 3’ 00” 2’ 15” Ordem de colocação dos materiais na betoneira. Não há regras gerais para a ordem de colocação dos materiais na betoneira, pois isso depende do tipo e das dimensões dos mesmos. Há no entanto, algumas regras especificadas, que devem ser verificadas, testadas e adotadas, se aprovadas. Para as betoneiras pequenas, de carregamento manual, convém observar as regras que seguem. Não colocar o cimento em primeiro lugar, pois, se a betoneira estiver seca, perder-se-á parte dele, e, se estiver úmida, ficará muito cimento revestindo-a internamente. É boa a prática de colocação, em primeiro lugar, da água, e em seguida do agregado graúdo, pois a betoneira ficará limpa. Estes dois materiais retiram toda a argamassa que geralmente fica retida nas palhetas internas, da betonada anterior. É boa a regra de colocar em seguida o cimento, pois, havendo água e pedra haverá uma boa distribuição de água H I V Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 37 para cada partícula de cimento, havendo ainda uma moagem dos grãos de cimento pela ação de arraste do agregado graúdo naágua contra o cimento. Finalmente, coloca-se o agregado miúdo, que faz um tamponamento nos materiais já colocados, não deixando sair o graúdo em primeiro lugar, como é comum, se deixamos esse material para última carga. Para as betoneiras que trabalham com a caçamba carregadora, é aconselhável colocar embaixo e pela ordem sucessiva: FIGURA 9: BETONEIRAS COM CARREGADEIRAS Nas betoneiras com carregadeiras a quantidade de água necessária para a mistura deve entrar ao mesmo tempo em que os outros componentes do concreto. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 38 3.3 Consistência do Concreto Pelo Abatimento do Tronco de Cone NBR NM 67 “Slump Test” Este método é aplicável tanto para laboratório, como para canteiro de trabalho, não sendo aplicado, porém, à concretos cujo o diâmetro máximo do agregado seja superior a 38mm. Aparelhagem Formas de tronco de cone reto com 30cm de altura, e ambas as bases abertas, sendo 20cm de diâmetro da inferior e 10cm de diâmetro da superior. Haste de escoamento de 16mm de diâmetro e 60cm de comprimento FIGURA 10: APARELHO DE SLUMP TEST Procedimento do ensaio Preenche-se o molde tronco cônico em 3 camadas de volumes aproximadamente iguais, adensando-se cada camada com 25 golpes do soquete padronizado (haste). Remove-se em seguida a forma, vindo o concreto a sofrer um abatimento (recalque) por ação do próprio peso. Esse abatimento é medido em “cm” e traduz o índice de consistência do concreto fresco (Slump). FIGURA 11: MEDIDA DE ABATIMENTO Quanto mais fluido for o concreto (ou seja, quanto maior for a relação água/cimento) maior será o índice de consistência do concreto (Slump). Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 39 3.3.1 Lei de Inge Lyse Determinação de consistência do concreto (Slump Test e Bola de Kelly). Determinação de consumo de cimento Por m³ de concreto. Determinação do γ do concreto. Traço 1 : m m = a + p 1 : a : p : x A/S = 1 + a x 100 1 + m Adotando: AS = 50% m = 5 � 1 : 2 : 3 : x H = x . � (Lei de Inge Lyse) 1 + m H = relação água / materiais secos X = fator água / cimento m = agregado total 1 + m = material seco (cimento + agregado total) Variando-se “H “ chega-se a um valor de “X” que nos dá a consistência desejada. MATERIAL Cimento ------------------ 4,0 (kg) Areia seca --------------- 8,0 (kg) Brita ----------------------- 12,0 (kg) Água ---------------------- X (l) Tabela 36: Consistência H (%) x - Água (l) Traço unitário Traço total 7 8 9 10 11 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 40 Tabela 37: Consumo H% x Consistência Slump (cm) γ do concreto (kg/ l) Consumo de cimento/m³ de concreto (kg/m³) 7 8 9 10 11 Determinação do consumo de cimento por m³ de concreto (l) concreto de volume (kg) cimento de massa C = multiplicam-se numeradores e denominadores por massa de concreto (kg/l) concreto de massa x concreto de volume concreto de massa x cimento de massa C = (kg/l) 1000 x concreto de massa cimento de massa x concreto do γC = Exemplo: (kg/m³) 360,36 1000 x 0,66 3 2 1 1 x 40,2C = +++ = Cálculo de consumo do modo prático do ensaio: (kg/m³) 353,6 1000 x 0,66 3 2 1 1 x 355,2C = +++ = Cálculo de consumo pelo método Teórico. ³)/( x pγ p γa a cγ 1 1000 C mkg= +++ = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 41 3.4 Porcentagem de Argamassa Seca (As) Maneiras de exprimir a relação entre Areia e Pedra (Plasticidade): a = AS (1 + m) - 1 100 100 x m 1 a 1 AS + + = (%) 100 x p a 100 x pedra de massa areia de massa 1) = (%) 100 x m a 100 x agregado de totalmassa areia de massa 2) = (%) 100 x p a1 a1 100 x pedra de massa areia de massa cimento de massa areia de massa cimento de massa 3) ++ + = ++ + (%) 100 x p a1 a1 A/S ++ + = Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 42 AS = % de Argamassa Seca Para um índice de consistência fixado previamente, determina-se a proporção entre a areia e a pedra desejada para uma certa aplicação do concreto. OBS: adotando como exemplo m = 5 AS = 40% 40 = 1+ a => 40 = 1 + a => 0,40 = 1 + a a = 1,4 100 1+ m 100 1 + 5 6 p= m-a =>p=3,6 AS = 45% 45 = 1 + a a = 1,7 => p = 3,3 100 1+ m AS = 50% 50 = 1 + a a = 2,0 => p = 3,0 100 1 + m AS = 55% 55 = 1 + a a = 2,3 => p = 2,7 100 1 + m Na tabela abaixo, adotamos como exemplo: m = 5 (constante) x = 0,55 (constante) Tabela 38 - para verificação de Porcentagem de Argamassa Seca no Concreto. AS (%) Cimento (kg) Areia (kg) Brita (kg) Água ( l ) Observação Visual 40 1 1,4 3,6 0,55 45 1 1,7 3,3 0,55 50 1 2,0 3,0 0,55 55 1 2,3 2,7 0,55 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 43 3.5 Dosagem Racional Experimental do Concreto A dosagem experimental objetiva a recomendação de um traço de concreto que atenda, simultaneamente, as exigências de: Trabalhabilidade, Resistência Mecânica (via regra à compressão), numa certa idade especificada pelo Projetista da Estrutura (em geral aos 28 dias), Durabilidade, Aparência, Economia e outros eventuais (impermeabilidade da água, resistência a altas temperaturas, baixa ou alta massa específica etc...). Objetiva-se, pois, encomendar a proporção recomendada de aglomerante: agregado miúdo, agregado graúdo, água e, eventualmente, aditivos para determinado tipo de obra. Enfocando a Trabalhabilidade, pede-se, como aproximação, fixar o índice de consistência do concreto (ex., o abatimento do troco de cone ou “Slump Test”), nos termos da tabela 1. Evidentemente, no âmbito mais geral, só poderá dizer que o concreto é trabalhável, verificando-se seu desempenho em todas as etapas de produção (mistura, transporte, lançamento, adensamento e acabamento superficial). O desenvolvimento da dosagem abrange os seguintes passos: Associa-se à trabalhabilidade requerida um índice de consistência mensurável (ex. o abatimento do tronco de cone ou “Slump”). Tabela 39 – Índice de Consistência para diferentes tipos de obra. Consistência Slump (cm) Vebe Fator de compactaçãoKelly (cm) Tipos de Obras e de adensamento extremamente 0 30-20 - - Pré-fabricados condições especiais de adensamento Muito seca 0 20-10 0,70 - Grandes massas, pavimentação , vibração muito energética Seca 0-2 10-05 0,75 0-1,5 Estrutura concreto armado ou protendido, vibração energética Rija 2-5 5-3 0,85 1,5-3 Estruturas correntes, vibração normal Plástica média 5-12 3-0 0,20 3-7 Estruturas correntes, vibração normal Úmida 12-20 - 0,95 7-10 Estruturas correntes, sem grande responsabilidade, adensamento manual Fluída 20-25 - 0,98 - Concreto inadequado para qualquer uso Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 44 Dos materiais disponíveis, preparam-se no mínimo 4 misturas de concreto, todas de consistência igual necessária ao atendimento da obra. Exemplo: 1:4 - 1:5 - 1:6 - 1:7, com igual “Slump”. Assim, no ponto de vista isolado da trabalhabilidade, qualquer uma desta misturas atenderia à obra. Para cada uma das misturas, tanto a relação areia-pedra, como a quantidade de água mais adequada, são determinadas por tentativas. Uma vez obtida a composição de cada mistura, mede-se a sua massa específica, prática com a qual se calcula o consumo prático de cimento por metro cúbico de concreto. Molda-se, para cada mistura corpos de prova destinados a ensaios na idade especificada pelo Projeto. Os resultados do estudo experimentalmente permitem um traçado das seguintes curvas: (gráfico I) Lei de Abrams – é a correlação mecânica (fcj) e a quantidade de água (x) empregada no amassamento do concreto. Onde: A = Valor da ordem de 1000; B = varia de acordo com a idade do concreto e a quantidade do concreto; x = fator água – cimento; fcj = resistência à compressão numa certa idade. Pela “Lei de Abrams”, verificamos que a resistência aos esforços mecânicos (no caso, esforço de compressão), bem como as demais propriedades do concreto endurecido, variam na razão inversa do fator água cimento. xB A =fcj Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 45 Figura 12: Gráfico dos 4 Traços O traço solução é obtido após interpolação. Sendo a resistência da dosagem fcj propriedade determinante, assinala-se o seu valor no eixo da resistência, e por linhas de chamada obtém-se o fator água/cimento (x) correspondente, o total de agregado (m), e o consumo de cimento (C). Havendo necessidade de Atendimento Adicional a um fator água/cimento, ou a um consumo de cimento, verifica-se se o traço interpolado atende à nova exigência. Caso contrário, entra-se no gráfico com a exigência adicional e por meio de linhas de chamada obtém-se os demais elementos. 1. O traço assim recomendado servirá para o início dos trabalhos de concretagem. Ensaios posteriores do concreto empregado permitirão decidir quanto á necessidade de ajustamento deste traço. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 46 500 400 300 200 100 0 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 R e si st ên ci a à co m pr e ss ão (kg f/c m ²) Relação água/cimento (x) x 20 980 =fcx x 16 1200 28 =fc ) ( diasxfcx = Curvas de Abrams cimento tipo a classe CP 320 areia quartzolita pedra britada granítica 2. Para Escolha das Misturas Experimentais a serem preparadas no laboratório, pode-se adotar o seguinte critério. a) Conhecida a resistência de dosagem (fcj), avalia-se o fator água/cimento correspondente. O gráfico II (ou outro fornecido pelo fabricante do cimento), evidentemente de aplicação restrita às condições em que foram obtidos os resultados, pode, em aproximação grosseira, servir para o início de estimativa. Figura 13: Gráfico de Resistência a compressão b) De posse do fator água/cimento avaliado, obtém-se pela tabela II o valor aproximado de (m). Tabela 40 – Diâmetro Maximo do agregado graúdo Relação água/cimento Diâmetro máximo do agregado graúdo � máximo 9,55mm 19 mm 25mm 38 mm 50 mm 76 mm concreto Vi br a do m a n u a l Vi br a do m a n u a l Vi br a do m a n u a l Vi br a do m a n u a l Vi br a do m a n u a l Vi br a do m a n u a l 0,40 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 5 0,45 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 5 0,50 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 6 0,55 3 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 7 0,60 4 4 5 5 5 6 6 6 6 7 7 8 0,65 4 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7 8 0,70 4 5 5 6 6 7 7 7 7 8 8 9 0,75 5 6 6 7 7 7 7 8 8 9 9 10 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 47 0,80 5 6 6 7 7 8 8 9 9 9 9 10 c) Fixam-se, então, as outras misturas, de modo que a anteriormente escolhida seja intermediária. d) Determinam-se, a seguir, experimentalmente, para cada traço, a relação areia/pedra mais adequada e, simultaneamente, fator água/cimento capaz de conferir ao concreto a consistência desejada. e) Procede-se analogicamente, para os demais traços, considerando-se, entretanto, ser sensivelmente constante a relação (%) H = x / (1+m) * 100 associa-se a Lei de Inge Lyse e para fins práticos, também aproximadamente constante a realção de (%) A/S = (1+a) / (1+m) * 100. Assim, uma vez determinados experimentalmente x1 e A/S para um dos traços, decorreção para outros os seguintes valores. x2 = H (1+m2) e a2 = A/S (1+ m2) – 1 P2 = m2 - a2 X3 = H (1+m3) e a3 = A/S (1+ m3) – 1 P3 = m3 – a3 Obs.: No caso dos agregados miúdo e graúdo apresentarem massas específicas muito distintas (areia quartzosa e brita basáltica, por exemplo), isto é, com o quociente de massa de cada componente pela sua massa específica. f) Completada a preparação das misturas, e obtidos os dados experimentais, são Traçadas as Curvas mencionadas no item 3.f, de onde se interpola o traço solução. 3. Quanto a Resistência de Dosagem, há que se levar em conta NBR 6118. a) Quando se conhece o desvio padrão Sn de resistência, determinado em corpos de prova da obra considerada, ou de outra obra cujo concreto tenha sido executado com o mesmo equipamento e iguais organizações e controle de qualidade, a resistência de dosagem será calculada pela formula: Fcj = fck + 1,65 * Sd Sendo Sd o desvio padrão de dosagem, determinado pela expressão: Sd = Xn * Sn Onde Xn tem o valor seguinte, de acordo com o número de ensaios: Tabela 41: Valores de XN n 20 25 30 50 200 Xn 1,35 1,30 1,25 1,20 1,10 Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 48 Fck – resistência característica à compressão do concreto. Obs.: Sd >= 20 kgf/cm² b) Quando não se conhece o Sn b1) adota-se Sd = 40 kgf/cm² b2) adota-se Sd = 55 kgf/cm² b3) adota-se Sd = 70 kgf/cm² b1)adota-se Sd = 40 kgf/cm² - quando houver assistência de profissional legalmente habilitado especializado em tecnologia do concreto, todos os materiais forem medidos em Peso e houver medidor de água, corrigindo-se as quantidades de agregado miúdo e quantidade de água em função de determinações freqüentes e precisas de teor de umidade dos agregados, e houver garantia de manutenção no decorrer da obra, da homogeneidade dos materiais empregados. B2) adota-se Sd = 55 kgf/cm² - quando houver assistência de profissional especializado em tecnologia do concreto, o cimento for medido por peso e os agregados em volume, e houver medidor de água com correção de volume do agregado e da quantidade de água em função da determinação do teor de umidade dos agregados. B3) adota-se Sd = 70 kgf/cm² - quando o cimento for medido em peso e os agregados em volume, e houver medidor de água, corrigindo-se a quantidade de água em função do teor de umidade dos agregados. Tabela 42 - Exemplos fck (kgf/cm²) resistência característica Fcj (kgf/cm²) resistência de dosagem Sd = 40 kgf/cm² Sd = 55 kgf/cm² Sd = 70 kgf/cm² 135 207 226 251 180 246 271 296 270 336 361 386 4. Para garantir a durabilidade do concreto, isto é, a manutenção das suas propriedades em níveis adequados ao seu bom desempenho, durante a vida útil prevista para a estrutura, são recomendáveis a limitação do fator água/cimento, como assinalado na tabela IV. 1 * fc 2 1 2 − −= ∑ − n n n fcjSn n i Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 49 Aplicação A partir do estudo experimental resumido na tabela III, pede-se recomendar um traço de concreto que atenda às exigências seguintes: a) Resistência característica à compressão, na idade de 28 dias, fck = 160 kgf/cm². b) Desvio padrão de dosagem, Sd = 50 kgf/cm². c) Pro questões de durabilidade, a relação água/cimento não poderá ser superior a 0,55, e o consumo de cimento não poderá ser inferior a 300kg/m³. Tabela 43 – Resultado do Estudo de Dosagem Experimental Determinações Misturas I II III IV Relação cimento agregado total 1:4 1:5 1:6 1:7 Cimento 1 1 1 1 Areia 1,5 2 2,5 3 Pedra seca 2,5 3 3,5 4 X (kg/kg) 0,40 0,48 0,56 0,64 Massa específica (kg/m³) (γ) 2390 2385 2383 2378 Consumo de Cimento (kg/m³) Resistência média à compressão (kgf/cm²) na idade de 28 dias 360 286 231 191 Obs.: como já foi fornecido o desvio padrão de dosagem, a resistência de dosagem é calculada pela expressão: fcj = fck + 1,65 * Sd Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 50 Tabela 44 – Relação água/cimento Fatores água/cimento, máximos permissíveis para a diferentes tipos de estruturas e graus de exposição (ACI Manual of Concrete Inspection – 4ª edição, 1957) Tipos de Estruturas Condições de Exposição (1) Grandes variações de temperatura ou freqüentes alterações de congelação ou degelo “somente concreto com ar incorporado”. Temperaturas suaves raramente abaixo da congelação, ou chuvas ou “árido”. No ar Na linha da d´água ou dentro da faixa de flutuação de nível d´água No ar Na linha da d´água ou dentro da faixa de flutuação de nível d´água Em água doce Em água do mar ou em contato com sulfatos (2) Em água doce Em água do mar ou em contato com sulfatos (2) Seções finais, tais como guias, parapeitos, dormentes, pilares, tubos, estacas, arquitetura, concreto ornamental, postes e todas as seções com menos de 2,5 cm de recobrimento sobre armadura. 0,49 0,44 0,40 (3) 0,53 0,49 0,40 (3) Seções moderadas, tais como muros de arrimo, fundações, cais, vigas. 0,53 0,49 0,44 (3) (4) 0,53 0,44 (3) Ponte exterior das de concreto- massa. 0,58 0,49 0,44 (3) (4) 0,58 0,44 (3) Concreto lançado por termonha sob água (submerso). - 0,40 0,44 0,44 0,44 (3) Lajes de concreto em contato com o solo (4) Concreto protendido do intempérie de edif., concreto enter. (4) - - (4) - - Concreto que posteriormente será protegido por aterro, mas que pode estar exposto à congelação e degelo por muitos anos antes que tal proteção seja feita. 0,53 - - (4) - - Observação: (1) Deve ser usado concreto com ar incorporado, sob todas as condições envolvendo condições severas de exposição, particularmente se são empregados descongelantes e pode ser usado sob fracas condições de exposição, para aumentar a trabalhabilidade da mistura. (2) Solo ou água subterrânea, contendo concentrações de sulfato com mais que 0,2%. (3) Quando é usado cimento de resistente aos sulfatos, o fator água/cimento pode ser aumentado de 2 litros por ano. (4) O fator água/cimento deve ser escolhido à base da resistência ou trabalhabilidade requerida. Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 51 4 Argamassas Conceituação As argamassas são materiais de construção constituídas por uma mistura íntima e proporcionada de um ou mais aglomerantes, agregado miúdo e água. Além destes componentes essenciais, presentes nas argamassas, podem ser ainda adicionados produtos especiais, com a finalidade de melhorar ou conferir determinadas propriedades ao conjunto. 4.2 Pastas Os aglomerantes podem ser utilizados isolados ou adicionados à materiais inertes. No caso do emprego de um aglomerante e água, exclusivamente, estamos em presença de uma pasta. As pastas são de uso restrito em construções não só pelo seu elevado custo, como pelos efeitos secundários que manifestam; principalmente a retração. As pastas preparadas com excesso de água fornecem as chamadas natas: – As natas de cal são usadas em revestimentos e pintura – As natas de cimento são preparadas para a ligação de argamassa e concretos de cimento para injeções. 4.3 Argamassas Quando na pasta juntamos um agregado miúdo, obtemos o que se chama de argamassa. Material Ativo Inerte 4.4 Vantagens da Aplicação do Agregado Miúdo (Inerte) à Pasta (Material Ativo). Argamassa de Cimento • Elimina em parte, as modificações de volume Argamassa de Cal • Elimina, em parte, as modificações de volume • Facilita a passagem de anidrido carbônico (CO2) do ar que produz a recarbonatação do hidróxido de cálcio Ca (OH)2 com conseqüente solidificação do conjunto. Argamassa = pasta + agregados miúdos Materiais de Construção Civil MCC _____________________________________________________________ Professor: Kleber Aristides Ribeiro 52 Nas Argamassas podemos dar as seguintes características quanto aos aglomerantes usados: Tabela 45: Características dos materiais Aglomerantes Características Cal Aérea Boa Trabalhabilidade Boa Retenção de Água Baixa Resistência Mecânica Baixa Durabilidade Cimento Portland Mais Áspera Menor Retenção de Água Menor aderência Maior Resistência Mecânica Maior Durabilidade Mista: Cimento Portland + Cal Aérea Intermediárias A consistência da Argamassa é determinada pelo ensaio de escorregamento da argamassa sobre a mesa de queda ou Flow Table. Molda-se com argamassa um corpo de prova de formato de tronco de cone em 3 camadas com 25 golpes cada, tendo como diâmetros das bases de 125 e 80mm e como altura 65mm sobre uma plataforma lisa de um mecanismo capaz de promover quedas de 14mm de altura. No ensaio são executadas trinta
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