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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará – Campus Quixadá Bacharelado em Engenharia Ambiental e Sanitária Disciplina: Materiais de Construção | Professora: Thaís M. Carneiro Equipe: Geisson Mesquita, Glauco Delano, Jhéssica Viana, Priscila Pinheiro, Ronys Tércio e Silvia Rayanne. RELATÓRIO – ENSAIOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Quixadá – CE 2017 2 SUMÁRIO 1. Teor de Umidade: Agregado Miúdo 03 1.1. Método: Speedy 1.11. Introdução 03 1.1.2 Objetivo 03 1.1.3 Metodologia 03 1.1.4. Resultados 04 1.2. Método: Frigideira 04 1.2.1. Introdução 04 1.2.2. Objetivo 04 1.2.3 Metodologia 04 1.2.4. Resultados 05 2. Massa Específica Aparente: Agregados Miúdo e Graúdo 05 2.1. Introdução 05 2.2. Objetivo 05 2.3. Metodologia 05 2.4. Resultados 07 3. Massa Específica: Agregado Miúdo 07 3.1. Introdução 07 3.2. Objetivo 08 3.3. Metodologia 08 3.4. Resultados 09 4. Granulometria: Agregado Miúdo 09 4.1. Introdução 09 4.2. Objetivo 10 4.3. Metodologia 10 4.4. Resultados 11 4.5. Conclusão 13 5. Coleta e Quarteamento 14 5.1. Coleta das Amostras de Ensaio 14 5.2. Quarteamento Manual das Amostras Ensaio 14 6. Referências 15 3 1. Teor de umidade: Agregado Miúdo – Método Speedy 1.1.1. Introdução A determinação do teor de umidade existente na amostra de solo pode ser definida de várias formas, porém neste estudo de campo será usado os seguintes métodos: Fogareiro, Estufa Padrão e Speedy Test. A análise da umidade do solo possui grande importância no ramo da construção civil, pois por meio dessa determinação pode-se identificar a quantidade exata de água necessária para obter uma melhor compactação do solo, bem como se o teor de umidade está na quantidade necessária para alcançar maior resistência deste solo. 1.1.2. Objetivo A determinação do teor de umidade existente na amostra 1.1.3. Metodologia Para determinação por este método, pesou-se uma amostra de 10g de solo e inseriu no equipamento Speedy Test juntamente de uma esfera e uma ampola de carbureto de cálcio. Em seguida foi chacoalhado o aparelho até que a ampola se quebre e os carburetos entrassem em reação com a água. Essa reação química produziu um gás acetileno que se expandiu elevando a pressão no interior do recipiente; a quantidade da pressão dependerá do percentual de água existente no solo. Essa pressão quando se estabilizou no manômetro, foi anotada e confrontada com uma tabela que relaciona a pressão com a umidade que foi disponibilizada no laboratório. Imagem 1- a) Pesagem da amostra, b) amostras e esfera de metal 4 1.1.4. Resultados A pressão observada no aparelho foi de 0,65 kg/cm2 que de acordo com a tabela que acompanha o equipamento esta pressão refere-se a uma quantidade de umidade de 6,9% que reagiu com o carbureto. 1.2 Agregado Miúdo – Método do Frigideira 1.2.1 Objetivo Neste ensaio pretende-se determinar o teor de umidade da amostra de solo através método do álcool 1.2.2. Metodologia Para determinar o teor de umidade do solo através do método da frigideira, foram uma amostras do solo in situ ‘molhado’ devidamente destorroadas e adicionadas nas cápsulas em vasilhas metálicas, e depois pesadas (as vasilhas foram pesadas). Foi-se adicionado a amostra foi alocada em uma frigideira e a mesma foi aquecida. O processo foi executado até que as amostra estivesse devidamente ‘seca’. Este método não é tão preciso quanto o da estufa, porém é útil devido ao curto tempo necessário para realizá-lo e praticidade Imagem 2- a) Mistura sendo acrescentada na frigideira; b) Amostra após o método. 5 1.2.3. Resultados Peso (solo + vasilha) 367,6 g Peso vasilha 71,00 Peso do solo 296,6 Humidade (%) 7,63% Tabela1- Resultados do ensaio 2. Massa Específica Aparente: Agregados Miúdo e Graúdo 2.1. Introdução A massa específica aparente (δ), também chamada de massa unitária, é a relação massa/volume (“volume solto”) do agregado seco, incluindo os poros permeáveis. 2.2. Objetivo Determinar a massa específica aparente de uma amostra de agregado miúdo (areia) e uma amostra de agregado graúdo (brita) a serem usadas em concreto. 2.3. Metodologia O presente ensaio seguiu a metodologia estabelecida pela Norma ABNT NBR 7251:1982 , que prescreve o método para a determinação da massa unitária do agregado em 1 estado solto. 2.3.1. Aparelhagem e Material Utilizados ▪ Estufa; ▪ Balança Semi-analítica; ▪ Amostra (areia a brita) seca; ▪ Cilindro metálico indeformável de volume conhecido; ▪ Paquímetro; 1A Norma ABNT NBR 7251:1982 foi cancelada e substituída pela NBR NM 45:2006, que estabelece o método para a determinação da densidade a granel e do volume de vazios de agregados miúdos, graúdos ou de mistura dos dois, em estado compactado ou solto. 6 ▪ Espátula. 2.3.2. Execução do Ensaio 1) Após os processos de coleta e quarteamento (Tópico 5), a amostra de agregado miúdo (areia) foi colocada na estufa (a 105ºC) para secagem; 2) Com o auxílio de um paquímetro, foram feitas as medições do diâmetro interno (DI), diâmetro externo (DE) e altura (H) do cilindro; 3) A amostra foi colocada no cilindro (após a pesagem do mesmo), a uma altura de 10 a 12 cm do topo do recipiente, retirando-se o excesso com uma espátula (com o cuidado para não compactar a amostra). Para o agregado graúdo (brita), o excesso foi retirado manualmente; 4) Por fim, pesou-se o cilindro (a massa do agregado solto é a diferença entre a massa do cilindro com a amostra e a massa do cilindro vazio); 5) O ensaio foi repetido por mais duas vezes. Imagem 3- a) amostra após a secagem na estufa, b) aferição do diâmetro do cilindro, c) preenchimento do cilindro com a amostra. 2.4. Resultados Com base nas dimensões encontradas (DI = 119,9 mm; DE = 120 mm; H = 175,9 mm), calculou-se o volume do cilindro vazio através da fórmula: V = π · R² · H. 7 Onde, R = DE/2 Vc = π · (RE² - RI²) · H Vc = π · (R) ² · H Vc =π · (59,95) ² · 175,9 Vc = π · 3594,0025 · 175,9 → Vc = 19860667,87 mm³ → Vc = 1,986 dm³ Pcilindro seco= 2435,2 g P1 = cilindro + areia P2 = cilindro +areia Pm = Peso médio P1 = 2988,8 g P2 = 2989,5 g Pm = 2934,15 g Massa unitária = V olume do cilindro Pm total − Mcilindro Massa unitária = 1,986 2934,15−2435,2 Massa unitária = 1,47 g/dm³ ou 1,47 g/l 3. Massa Específica: Agregado Miúdo 3.1. Introdução A massa específica (γ), também chamada de densidade real, é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo-se os poros permeáveis. Seu valor é calculado mediante a expressão: γ = 500L−200 Onde: γ = massa específica do agregado miúdo (g/ml ou kg/dm³); L = volume ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo (ml ou dm³). 3.2. Objetivo Determinar a massa específica de uma amostra de agregado miúdo (areia) a ser usada em concreto. 8 3.3. Metodologia O presente ensaio seguiu a metodologia estabelecida pela Norma ABNT NBR 9776:1987 , que trata sobre o método de ensaio para a determinação da massa específica de 2 agregados miúdos por meio do frasco Chapman. 3.3.1. Aparelhagem e Material Utilizados ▪ Estufa; ▪ Balança Semi-analítica; ▪ 2 kg de amostra – agregado miúdo (areia); ▪ 200 ml de água; ▪ Frasco Chapman; ▪ Recipientes para acondicionar a amostra e a água. 3.3.2. Execução do Ensaio 6) Após os processos de coleta e quarteamento (Tópico 5), a amostra foi colocada na estufa (a 105ºC) para secagem; 7) Após a secagem da areia, pesou-se 500 g de amostra na balança semi-analítica; 8) Colocou-se água no frasco de Chapman até a marca de 200 ml; 9) Em seguida colocaram-se dentro do frasco os 500g de amostra, agitando para a eliminação das bolhas de ar; 10) Por fim, foi feita a leitura do nível atingido pela água no gargalo do frasco (tal valor representa o volume (em ml) ocupado pelo conjunto água-areia); 11) Repetiu-se o ensaio. 2A Norma ABNT NBR 9776:1987 foi cancelada e substituída pela NBR NM 52:2003 (determinação da massa específica e massa específica aparente de agregados miúdos) que, por sua vez, foi substituída pela NBR NM 52:2009. 9 Imagem 4- a) frasco de chapman, b)inserção da amostra no frasco de chapman 3.4. Resultados No primeiro ensaio (E1) o nível atingido pela água no gargalo do frasco foi de 390 ml. No segundo ensaio (E2) o valor encontrado foi de 391 ml. Desse modo: Para E1: γ = → γ1 = 2,63 g/ml ou kg/dm³500390−200 Para E2: γ = → γ2 = 2,62 g/ml ou kg/dm³500391−200 Média dos resultados: 2,63 + 2,62 / 2 = 2,625 g/ml ou kg/dm³ Vale ressaltar que, segundo a NBR NM 9776:198, duas determinações consecutivas feitas com amostras do mesmo agregado miúdo não devem diferir entre si mais de 0,05 g/ml. 4. Granulometria: Agregado Miúdo 4.1. Introdução Os agregados são materiais granulares de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia civil. Podem ser classificados levando-se em conta a origem, a densidade e o tamanho dos fragmentos. Atualmente representam cerca de 80% do peso do concreto, e apresentam resistência e economia na indústria da construção civil. O ensaio granulométrico tem seu uso na determinação da distribuição granulométrica do solo, ou seja, a porcentagem em peso que cada faixa de tamanho de grãos representa na massa seca total usada para o ensaio. 10 De acordo com o tipo de solo e as finalidades do ensaio, eles se dividem em dois tipos: análise granulométrica por peneiramento e análise granulométrica por sedimentação. Para solos grossos utiliza-se apenas o peneiramento para fazer a curva granulométrica. Em solos onde a quantidade de finos é significativa, deve-se recorrer ao ensaio em conjunto, que utiliza tanto o peneiramento como a sedimentação. A curva granulométrica que se obtém desse ensaio é de fundamental importância para a caracterização geotécnica do solo, principalmente nos solos grossos. 4.2. Objetivo Este ensaio objetiva primordialmente a obtenção da curva granulométrica de um determinado solo e através da qual se estimará as percentagens em relação ao peso seco total, que correspondem a cada fração granulométrica do solo. 4.3. Materiais e Metodologia · Concha para grãos; · Almofariz e mão de grau; · Balança de precisão; · Espátula; · Estufa; · Jogo de peneiras (200|100|48|28|14|8|4 mesh); · Agitador de peneiras; Utiliza-se como norma para a realização desse ensaio de peneiramento a NBR-7181/ABNT. 1) Coletou-se 500g do material a ser analisado e despejou-o em um almofariz para o processo de destorroamento, onde desmanchou-se os pequenos torrões que ainda podiam estar contidos na amostra. 2) Despejou-se a amostra na peneira de 200 mesh (0,074mm) onde o mesmo passou pela lavagem, tomando o devido cuidado para não forçar o material contra a peneira. 3) Com o auxílio de uma espátula, retirou-se o máximo possível da amostra e colocou-a em um fundo de peneira com tampa no interior da estufa por 24h. 4) As peneiras são colocadas umas sobre as outras com as aberturas das malhas crescendo de baixo para cima e por fim, todas são colocadas sobre um fundo que coletará os grãos que passarão por todas as peneiras. 5) Coloca-se o material seco no conjunto de peneiras e agita-se manual ou mecanicamente com o auxílio de um agitador de peneiras. 6) Pesa-se a fração de solo retida em cada peneira. 7) Monta-se uma tabela contendo as seguintes informações: abertura, tamanho da peneira, massa retida, fração retida, porcentagem retida, percentagem retida acumulada e porcentagem passante acumulada. 11 Em seguida cria-se um gráfico da curva de granulometria juntamente com os cálculos normativos. Imagem 5- a) Separação da amostra; b) Conjunto de peneira para agregado miúdo; c) Agitador mecânico; d) peneiras para agregados graúdos 4.4. Resultados A tabela 1 mostra todos os resultados obtidos do ensaio granulométrico. Tabela 1 – Ensaio granulométrico fino Tabela 2 – Limites granulométricos de agregados miúdos 12 De acordo com a Tabela 2, referente à NBR-7211, a amostra se classifica como Zona 3 (média). Ainda para essa amostra, calcula-se o módulo de finura (MF) da amostra que é a soma do percentualacumulado de cada peneira da série normal, dividida por 100. O módulo de finura resultou em 2,55. Classificação de Duff-Abrams Areia grossa MF > 3,90 Areia média 3,90 > MF < 2,40 Areia fina MF < 2,40 Assim, sabendo que a amostra possui módulo de finura igual a 2,55, a mesma pode ser classificada de acordo com Duff-Abrams em areia média, pois seu módulo de finura pertence ao seguinte intervalo: 3,90 > MF < 2,40. Dimensão Máxima Característica A dimensão máxima característica está associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura de malha quadrada, em mm, das peneiras listadas acima, à qual corresponde uma percentagem retida acumulada igual a ou imediatamente inferior a 5% em massa. Assim, de acordo com os dados apresentados na tabela 1, a peneira #8, cujo material acumulado retido corresponde a 4,6%, determina a dimensão máxima característica do agregado igual a 2,36mm. Coeficiente de Uniformidade O coeficiente de uniformidade corresponda à relação entre as aberturas de peneiras pelas quais passam respectivamente 60 e 10% da amostra. 13 Da tabela 1, temos que a peneira 14 (abertura=1,18mm) e a peneira 28 (abertura=0,60mm), possuem um percentual de acumulado passante igual a 50,2% e 11,2% respectivamente, assim considerando a aproximação desses valores temos: C.U. = Coeficiente de Uniformidade (P60) = 1,18mm (P10) = 0,60mm Cálculo: C.U. = (P60) = 1,18 = 1,97 (P10) 0,60 Percentual de Perdas Sabendo que a massa inicial da amostra era de 500g, e que a massa final é igual à 498,99g (soma das massa peneiradas). Cálculo: % = (massa iniciall – massa final) x 100 massa inicial % = (500-498,99) x 100 = 0,2% 500 Satisfazendo assim o percentual máximo de perdas de 3% da NBR-7181. Curva Granulométrica Com os resultados da Tabela 1 foi plotado no gráfico para obtenção da curva granulométrica. 4.5. Conclusão A granulometria do agregado miúdo (diâmetro máximo das partículas igual a 2,36mm) está dentro dos limites da zona 3 (média) de acordo com a norma NBR 7211. Para a mesma amostra encontrou-se um módulo de finura 2,55, sendo classificada de acordo com Duff-Abrams como areia média (Entre 3,90 e 2,40). 14 5. Coleta e Quarteamento Antes da execução dos ensaios as amostras foram coletadas de acordo com as condições estabelecidas pela NBR NM 26:2009 (que trata sobre os procedimentos para amostragem de agregados destinados a ensaios de laboratório) e pela NBR NM 27:2001 (que define as condições exigíveis para a redução da amostra de agregado no campo para ensaio de laboratório). 5.1. Coleta das Amostras de Ensaio 1) As amostras foram coletadas das pilhas de agregados (miúdos e graúdos) que se encontram próximas ao estacionamento do campus ; 2) Seguindo as orientações da NBR NM 26:2009, foram coletadas (com o auxílio de uma pá) três amostras parciais de agregado graúdo, obtidas do topo, meio e base da pilha. O agregado miúdo, por sua vez, foi obtido do meio da pilha. 5.2. Quarteamento Manual das Amostras de Ensaio 1) Após a coleta as amostras foram reduzidas por meio de quarteamento manual; 2) Selecionado a amostra que serão trabalhada; 3) O restante da amostra deverá ser acondicionada em condições adequadas; 15 6. Referências ABNT NBR 7251:1982. Prescreve o método para a determinação da massa unitária do agregado em estado solto. ABNT NBR 9776:1987. Agregados – Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. ABNT NBR NM 27:2001. Agregados – Determinação da amostra de campo para ensaios de laboratório. ABNT NBR NM 26:2009. Agregados – Amostragem. ALVEIRINHO. Análise Granulométrica. Disponível em: <http://www.scribd.com/doc/32858585/Analise-Granulometrica>. Acesso em: 21/10/17. Mecânica dos Solos <http://www.ufsm.br/engcivil/Material_Didatico/TRP1003_mecanica_dos_solos/unidade_3 .pdf> Acesso em 21/10/2017. NBR-7181 – Análise granulométrica – Especificações 2016 NBR-7211 – Agregado para concreto – Especificação, 1983.
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