MC Aulas 5 e 6 Aula Prática Agregados e Aglomerantes

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Profª. Denise Botelho
denise.botelho@pro.unifacs.br
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ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DO AGLOMERANTE
Cimento:
Determinação da massa específica.
Determinação da finura.
Tempos de Pega.
 
 
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CARACTERIZAÇÃO DO AGLOMERANTE: 
CIMENTO
CP
Cimento Portland
II
Z
Composto
Adição de Pozolana
32
Resistência Mecânica
RS
Resistente a sulfatos
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CARACTERIZAÇÃO DO AGLOMERANTE 
CIMENTO
CP II Z 32 RS
Cimento composto, utilizado em obras de contato com meios agressivos, especialmente ataques de sulfatos e aplicações que necessitem de moderadas resistências à compressão nas primeiras idades.
. Indicado para estruturas de concreto em geral, concreto usinado e compactado a rolo (CCR), fundações, estacas, galerias subterrâneas, pisos industriais, contato com esgoto, peças submersas etc.
Composição: Clíquer + Gesso (76% a 94%).
Adições: NBR 11578 - Pozolana (6% a 14%) e Filer (0 a 10%).
. Embalagens: 50kg e granel.
 
 
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CARACTERIZAÇÃO DO AGLOMERANTE 
CIMENTO
CP II Z 32 RS
Material Pozolânico: 
rochas vulcânicas;
matérias orgânicas fossilizadas encontradas na natureza;
certos tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas (550°C a 900°C);
derivados da queima de carvão mineral das usinas termoelétricas, entre outros.
Quando pulverizados em partículas muito finas, passam a apresentar a propriedade de ligante hidráulico. 
Combinação química excelente com o clínquer, quando dosado adequadamente.
Oferece a vantagem de conferir maior impermeabilidade aos concretos e argamassas. 
 
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CARACTERIZAÇÃO DO AGLOMERANTE 
CIMENTO
CP II Z 32 RS
Filer: 
São rochas moídas, que apresentam carbonato de cálcio em sua constituição tais como o próprio calcário. 
Tal adição serve também para tornar os concretos e as argamassas mais trabalháveis, porque os grãos ou partículas desses materiais moídos têm dimensões adequadas para se alojar entre os grãos ou partículas dos demais componentes do cimento, funcionando como um verdadeiro lubrificante.
 
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Massa Específica: NM 23/2000
A amostra de cimento deve ser ensaiada como recebida. Caso existam corpos estranhos, peneirá-la através da peneira # 150mm.
Encher o frasco com o líquido não reagente (xilol ou querosene) para não haver o endurecimento da pasta dentro do frasco, até uma marca entre 0 e 1cm³, com auxílio do funil de haste longa.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Secar o colo do frasco volumétrico na parte acima do nível do líquido com papel absorvente.
Submeter o frasco Le Chatelier ao banho termorregulador até que seja obtido o equilíbrio térmico (mín. 15’).
Efetuar a leitura inicial V1.
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Massa Específica: NM 23/2000
Determinar a massa de amostra a ser ensaiada, 64g, que deve ser suficiente para causar um deslocamento do líquido entre as marcas 18cm³ e 24cm³.
Colocar a amostra de cimento dentro do frasco, para isso utilizar o funil de haste curta. Colocar em pequenas proporções, atentando para que não ocorra aderência de cimento nas paredes internas do frasco, acima do nível do líquido.
Submeter o frasco a movimentos pendulares até que, voltando-se o frasco à posição vertical não subam mais borbulhas de ar.
Submeter o frasco novamente no banho termorregulador até que seja obtido o equilíbrio térmico (mín. 15’).
Efetuar a leitura final V2.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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Massa Específica: NM 23/2000
Obtém-se o resultado dividindo-se a massa de cimento introduzida pela diferença de volume provocada pela adição do cimento. 
ϒ = m / (V2-V1) 	
Unidade: g/cm3
O intervalo da massa específica dos cimentos varia de 2,90g/cm3 e 3,15 g/cm3.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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Finura: NBR 11579/2012 // MB 3432
A finura do cimento influencia na sua reação com água. Geralmente, quanto mais fino o cimento, mais rápido ele reagirá.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Para uma dada composição, a taxa de desenvolvimento da resistência, pode ser aumentada através de uma moagem mais fina do cimento porém, o custo da moagem e o calor liberado na hidratação estabelecem alguns limites para a finura.
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CP II Z 32 RS
Finura: NBR 11579/2012 // MB 3432
A finura, mais precisamente a superfície específica do produto, é o fator que governa a velocidade da reação de hidratação do mesmo e tem também sua influência comprovada em muitas qualidades de pasta, das argamassas e dos concretos.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O aumento da finura melhora a resistência, particularmente a resistência da primeira idade, diminui a exsudação e os tipos de segregação, aumentam a impermeabilidade, a trabalhabilidade e a coesão dos concretos.
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Pesar a amostra a ser ensaiada: 50 g de cimento.
Eliminação de finos:
O objetivo do ensaio é a determinação do percentual em massa, do cimento cujas dimensões dos grãos são superiores a 7μm (fração retida) na peneira 75μm (nº 200). Consiste em peneirar o cimento com um movimento leve de vaivém, por 5’, 15’ e, a partir dos 20’, peneirar por 1’ consecutivamente até que não passe mais nenhum material na peneira. O que fica retido são as impurezas do cimento.
A norma estabelece que o percentual não pode ser superior a 12% e a diferença dos resultados dos índices de finura das duas amostragens não ultrapassem 0,4% em valor absoluto.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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Finura: NBR 11579/2011
Serão feitas duas amostragens do material. 
F =	 (R x C ) x 100
 M
Onde,
F = finura (%);
R = resíduo retido na peneira 200, após o peneiramento;
C = fator de correção da peneira (considerado = 1);
M = massa inicial do cimento.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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Tempo de Pega: NM 65/2003
Compreende a evolução das propriedades mecânicas da pasta no início do processo de endurecimento.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Tal período de tempo constitui o prazo disponível para as operações de manuseio das argamassas e concretos, após o qual esses materiais devem permanecer em repouso, em sua posição definitiva, para permitir o desenvolvimento do endurecimento.
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O prosseguimento da hidratação em subsequentes idades conduz ao endurecimento responsável pela aquisição permanente de qualidades mecânicas, características do produto acabado. 
A partir de certo tempo após a mistura, quando o processo de pega alcança determinado estágio, a pasta não é mais trabalhável, não admite operação de nova mistura.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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Tempo de Pega: NM 65/2003
A temperatura do laboratório, dos materiais e da água deve ser de (20+2)°C e a umidade relativa do ar não deve ser inferior a 50%.
 
NOTA: Todas as temperaturas estabelecidas para a realização deste ensaio podem ser mantidas no intervalo de (23+2)°C, (25+2)°C ou (27+2)°C, em países ou regiões de clima quente, porém devem ser registradas no relatório de ensaio.
 
Preparar uma pasta com 500g de cimento e quantidade de água obtida no ensaio de determinação da água da pasta consistência normal, de acordo com NM43. A penetração terá uma tolerância de (6 ± 1)mm.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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Colocar na cuba do misturador mecânico a quantidade de água, adicionar lentamente o cimento previamente pesado. Acionar o cronômetro e aguardar 30”. Raspar as paredes da cuba com a espátula de borracha, fazendo com que toda a pasta a elas aderida fique no fundo; realizar essa operação em 15”.
Ligar o misturador em velocidade alta durante 60”.
 
Imediatamente após a mistura, fazer a moldagem,  colocando  uma única quantidade de pasta no molde troncocônico e assentando com a placa de vidro colocada sobre superfície plana. Efetuar o nivelamento da pasta com uma espátula.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE INÍCIO DE PEGA
Depois de um tempo mínimo de 30’ após o enchimento do molde, colocá-lo com a placa base no aparelho de Vicat, situando-o sob a agulha. Fazer descer suavemente a agulha até que haja contato desta com a pasta. Aguardar 1” a 2” nessa posição, evitando qualquer ação sobre
as partes móveis, para que a agulha parta do repouso. Soltar rapidamente as partes móveis, permitindo que a agulha penetre verticalmente na pasta. Ler a indicação na escala 30” após o início da penetração da agulha na pasta.
Repete o procedimento a cada 10’, anotando sempre a penetração lida na escala do aparelho.
 
Define-se o início de pega como o intervalo de tempo transcorrido desde a adição de água ao cimento até o momento em que a agulha de Vicat correspondente penetra na pasta até uma distância de (4+1)mm da placa base.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE FIM DE PEGA
Substituir a agulha de Vicat para a determinação do tempo de início de pega pela agulha de Vicat para determinação do tempo de fim de pega, cujo acessório facilita a observação exata de penetrações pequenas.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Inverter o molde cheio sobre sua placa base, de forma que os ensaios para a determinação do fim de pega sejam realizados na face oposta do corpo-de-prova, que estava originalmente em contato com a placa base. 
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DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE FIM DE PEGA
Os intervalos de tempo entre ensaios de penetração podem ser ampliados para 30’, por exemplo, voltando a reduzí-lo quando a movimentação se aproximar do resultado esperado (até que a agulha penetre pela primeira vez apenas 0,5 mm na pasta). 
Este é o momento em que o acessório não provoca nenhuma marca no corpo-de-prova. A precisão do ensaio pode ser maior reduzindo o intervalo de tempo entre penetrações próximas ao final da determinação e observando se os resultados de ensaios sucessivos não variam excessivamente.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
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ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DO AGREGADO
Areia e Brita:
Determinação da massa específica.
Teor de umidade.
Material pulverulento.
Inchamento simples da areia.
Volume dos grãos.
Distribuição granulométrica – massa retida; % retida; % retida acumulada; massa perdida; % de material perdido; diâmetro máximo; módulo de finura.
 
 
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Determinação da massa especifca da areia (ϒ), pelo método do frasco de Chapman.
Materiais Utilizados:
Balança de 1kg de capacidade e sensibilidade de 1g; 
Estufa;
Frasco de Chapman;
 Espátula;
 Tacho;
500 g de amostra de areia seca;
 Funil. 
 
NBR 9776 - Agregados - Determinação da massa específica Chapman.
 
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Determinação da massa especifca da areia (ϒ), pelo método do frasco de Chapman.
Procedimento:
Colocar água no frasco até marca de 200cm3, deixando-o em repouso, para que a água aderida às faces internas escorram totalmente.
Em seguida introduzir, cuidadosamente para não aderir o material nas paredes, 500g de agregado miúdo seco no frasco o qual deve ser devidamente agitado para eliminação das bolhas de ar.
A leitura do nível atingido pela água no gargalo do frasco indica o volume, em cm3, ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo, alertando-se para que as faces internas devam estar completamente secas e sem grãos aderentes.
 
 
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Determinação da massa especifca da areia (ϒ), pelo método do frasco de Chapman.
Cálculo
Massa específica é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume.
A massa especifica da amostra é determinada pela expressão:
 
onde: 
L = leitura no frasco 
ϒ= massa especifica da areia (g/cm³)
500 – massa da areia seca (g)
200 – volume de leitura inicial (cm3)
O valor da massa específica das areias na nossa região varia entre 2,60g/cm3 e 2,69 g/cm3.
 
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Teor de Umidade
 
O conhecimento da umidade de determinada amostra de areia e sua capacidade de absorção são fundamentais para a correta dosagem de concretos e argamassas. 
Na grande maioria das vezes, os agregados miúdos são utilizados nas usinas dosadoras e nas obras na condição úmida; desta forma faz-se necessária a determinação deste teor de umidade como forma de corrigir distorções de massa e da quantidade de água no momento da dosagem.
O teor de umidade é de grande importância no estudo dos agregados, principalmente nos miúdos devido ao fenômeno do inchamento. 
É definido como a razão entre a massa de água contida numa amostra e a massa desta amostra seca. O resultado geralmente é expresso em porcentagem. 
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Teor de Umidade
 
Métodos:
Método da frigideira (álcool 95% + fogo)
Secagem em estufa 24h
Aparelho Speedy
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Teor de Umidade
 
Secagem por aquecimento ao fogo: 
Consiste em retirar do monte de areia a ser utilizado uma amostra do material, realizar a pesagem de 500g deste material e colocá-lo em um recipiente de porcelana, realizando a secagem do mesmo, através da sua queima, com álcool a 95%. 
Após a completa secagem e resfriamento, a umidade do material é determinada através da equação:
U = Múmida – Mseca *100
 Mseca
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Teor de Umidade
Conforme o teor de umidade, temos o agregado nos seguintes estados: 
Seco em estufa: A umidade, externa ou interna, foi eliminada por um aquecimento a 100° C; 
Seco ao ar: Sem apresentar umidade superficial e possuindo umidade interna, mas podendo não estar saturado; 
Saturado Superfície Seca: Não apresenta água livre na superfície, mas os vazios permeáveis das partículas de agregados encontram-se preenchidos de água; 
Saturado: Apresenta água livre na superfície. 
 
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Agregado com toda água evaporável removida por aquecimento a 100ºC, em estufa
Agregado colocado ao ar em equilíbrio com a umidade ambiente
Todos os poros permeáveis estão preenchidos e não há uma película de água na superfície
Agregado saturado com umidade livre na superfície
UMIDADE
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A areia é formada, principalmente por quartzo (SiO2), mas dependendo da composição da rocha da qual é originária, pode agregar outros minerais como: feldspato, mica, zircão, magnetita, ilmenita, mônazita, cassiterita, entre outros. 
E em função dessa variedade, tem aplicações também variadas. Quase todos os minerais que a compõem são de grande resistência física e estabilidade química.
A areia, sendo um agregado miúdo, tem grande capacidade de retenção de água.
Quando utilizada em obra, apresenta-se mais ou menos úmida, refletindo de forma considerável sobre suas propriedades. A experiência realizada mostra que a água absorvida, aderente aos grãos, provoca afastamento entre eles, resultando no inchamento.
Foi feita uma análise visual com uma amostra seca contida no recipiente com graduação de 1000 ml. Para um volume de 50ml de água, observou-se que o volume da areia aumentou em torno do 1/5 do volume inicial.
INCHAMENTO SIMPLES DA AREIA
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TEOR DO MATERIAL PULVERULENTO (OU TEOR DE FINOS)
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE MATERIAL PULVERULENTO
(NBR NM 46:2003)
O método permite determinar, por lavagem, a quantidade de material mais fino que a abertura da malha da peneira de 0,075mm presente nos agregados graúdos ou miúdos. 
O excesso deste material prejudica a aderência entre a pasta de cimento e a argamassa, aumenta o consumo de água devido à alta superfície específica, acarretando retração e diminuição da resistência de concretos e argamassa. 
 
 
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TEOR DO MATERIAL PULVERULENTO (OU TEOR DE FINOS)
Materiais Utilizados: 
Balança com resolução de 0,1 g ou 0,1% da massa da amostra. 
Peneiras de 0,075mm e 1,18mm. 
Recipiente para agitação do material. 
Estufa capaz de manter a temperatura no intervalo de 100 a 110 °C. 
Dois béqueres de vidro transparente. 
Haste para agitação. 
 
 
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PROCEDIMENTO
Secar a amostra em estufa (100°C a 110°C) até massa constante (aproximadamente 24 horas) e registrar a massa (Minicial ).
Colocar a amostra no recipiente e adicionar água até cobri-la. Agitar a amostra vigorosamente até que o material pulverulento fique em suspensão.
Imediatamente, escoar a água de lavagem sobre a peneira nº 200 (0,075mm). O que ficar retido, retorna ao recipiente.
Adicionar uma segunda quantidade de água ao recipiente, agitar e verter a água novamente sobre a peneira
repetindo o procedimento inicial. 
 
TEOR DO MATERIAL PULVERULENTO (OU TEOR DE FINOS)
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Repetir a operação até que a água de lavagem fique clara, comparando-se visualmente a sua limpidez com uma água limpa, usando os dois béqueres.
Secar o agregado lavado em estufa por 24h e determinar a massa restante (Mfinal), com o material seco e limpo. 
Calcular o teor de material pulverulento do agregado (Mp):
Mp = Minicial – Mfinal * 100
Minicial
 
 
TEOR DO MATERIAL PULVERULENTO (OU TEOR DE FINOS)
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Determinação da massa especifca do agregado graúdo (ϒ), pelo método da Pesagem Hidrostática.
Materiais utilizados:
*Balança com capacidade mínima de 5kg, precisão de 1g e capacidade de realizar medições pela parte inferior. 
*Água destilada. 
**Peneira com suporte para fixação na balança. 
*Recipiente com água destilada para pesagem hidrostática. 
*Pano umedecido em água destilada.
Amostra: acima de 1.000g de agregado graúdo seco em estufa + 5 litros de água 
Execução do ensaio: Após a pesagem do agregado graúdo seco em estufa, submergi-lo em água destilada por mais 24h. Escorrer e secar os grãos do material com pano úmido para garantir que atinja a condição de SSS e pesá-lo novamente nesta condição, obtendo assim a massa na condição saturada com superfície seca (msss, em gramas). Tarar o dispositivo para pesagem submersa (suporte+peneira), introduzir o material no dispositivo e pesá-lo submerso, obtendo assim a massa submersa do material (msub, em gramas). 
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Granulometria - É a distribuição, em porcentagem, dos diversos tamanhos de grãos. É a determinação das dimensões das partículas do agregado e de suas respectivas porcentagens de ocorrência.
	Tem como objetivo conhecer a distribuição granulométrica do agregado e representá-la através de uma curva, possibilitando assim a determinação de suas características físicas.
	É determinada através de peneiras com diversas aberturas de malha constituindo uma série padrão.
	 A composição granulométrica tem grande influência nas propriedades das argamassas e concretos. 
GRANULOMETRIA
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ESCALA GRANULOMETRICA
 
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Porcentagem que Passa - É o peso de material que passa em cada peneira, referido ao peso seco da amostra.
Porcentagem Retida - É a porcentagem retida numa determinada peneira. Obtemos este percentual, quando conhecendo-se o peso seco da amostra, pesamos o material retido, dividimos este pelo peso seco total e multiplicamos por 100.
Porcentagem Acumulada - É a soma dos percentuais retidos nas peneiras superiores, com o percentual retido na peneira em estudo.
Módulo de Finura - É a soma dos percentuais acumulados em todas as peneiras da série normal, dividida por 100. Quanto maior o módulo de finura, mais grosso será o solo;
Diâmetro Máximo - Corresponde ao número da peneira da série normal na qual a porcentagem acumulada é inferior ou igual a 5%, desde que essa porcentagem seja superior a 5% na peneira imediatamente abaixo;
DEFINIÇÕES RELATIVAS A GRANULOMETRIA
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Solo bem graduado
Solo de graduação uniforme
Solo de graduação aberta
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A indicação da peneira refere-se à abertura da malha ou ao número de malhas quadradas, por polegada linear.
Ex. Peneira nº 10 - 10 aberturas em 1” – 25,4mm
REPRESENTAÇÃO DAS PENEIRAS
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PENEIRAS