Relatório Propriedade dos Materiais Civis

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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
ESCOLA DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA
RELATÓRIO EXPERIMENTAL
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
PROFª MICHELLI SILVESTRE
2015
EQUIPE
Bruno Arimura – 20548373 – Vila Olímpia - Noturno 
Bruno Romanezi – 2045998 – Vila Olímpia - Noturno
Caroline Martinez – 20557568 – Vila Olímpia - Noturno 
Eric Marques – 20331886 – Vila Olímpia – Noturno
Vinicius Alan dos Santos – 20338605 – Vila Olímpia - Noturno
LABORATÓRIO DE PROPRIEDADE DOS MATERIAIS CIVIS
LABORATÓRIO DE AGREGADOS
Massa específica “g NBR 9937 – Agregados Miúdos e Graúdos
Massa unitária (d) NBR 7251 – Agregados Miúdos e Graúdos
Massa unitária (d) NBR 7251 - Queima ao Fogo
Massa unitária (d) NBR 7251 - Umidímetro (Speedy)
1. INTRODUÇÃO
Este relatório tem por objetivos, explanar nossas experiências nos ensaios de massa unitária, massa específica e umidade de materiais agregados, realizado no dia 06 de maio de 2015 onde aplicamos conceitos técnico-científicos para analisar a importância de manter características nos agregados analisados e o ensaio de rompimento de corpo de prova realizado no dia 27 de maio de 2015, onde ensaiamos por compressão os corpos de prova moldados 28 dias antes, ou seja dia 22 de abril de 2015. E também ensaios granulométricos dos agregados areia e brita realizados na mesma data.
O estudo dos materiais agregados tem como principal objetivo conscientizar-nos sobre a importância de ter um conhecimento, não só técnicos como também científicos desses materiais, suas aplicações e conceitos de utilização, principalmente no concreto, tornando-nos capazes de dosar não somente nos ensaios, mas também no cotidiano da profissão por nós escolhida.
Na construção civil, os agregados são materiais granulares, sem forma e volumes definidos, de dimensões e propriedades estabelecidas para uso em obras de engenharia civil, tais como, a pedra britada, o cascalho e as areias naturais ou obtidas por moagem da rocha, além das argilas e dos produtos industriais. A utilização dos agregados representa um grande ganho em economia, pois os mesmos são abundantes em todo o planeta e por esse motivo são de custo reduzido, baixando o custo dos concretos e argamassas, produtos tão utilizados pelo mundo.
No decorrer deste relatório, iremos pautar detalhadamente os instrumentos usados, os métodos e procedimentos usados, os dados encontrados e as conclusões que se tira deste trabalho.
Como citado acima, realizamos ensaios para determinação da massa unitária, massa específica e umidade no dia 06 de maio e os ensaios granulométricos e ensaio de ruptura de corpo de prova no dia 27 de maio.
A massa unitária de um agregado é a relação entre sua massa e seu volume sem compactar, considerando-se também os vazios entre os grãos. É utilizada para transformar massa em volume e vice-versa. Massa unitária compactada é a relação entre sua massa e seu volume compactado segundo um determinado processo, considerando-se também os vazios entre os grãos. Pode ser feita com um único agregado ou com uma composição destes.
Para o ensaio de massa específica recorremos ao método do picnômetro, este método permite grande rapidez na obtenção do resultado, porém não oferece grande precisão. Contudo, seus resultados são perfeitamente aceitáveis na maioria das aplicações em tecnologia do concreto.
Posteriormente realizamos o ensaio para determinação da umidade do agregado, no caso areia, teor de umidade do agregado é por definição a relação expressa em porcentagem entre a massa total da água envolvida na superfície dos grãos dos agregados a qual preenche os poros permeáveis do agregado em relação a sua massa seca. É realizado para corrigir a água de amassamento do concreto e informar a relação água/cimento com exatidão. Para tal utilizamos o método do fogareiro. Neste método o material será secado rápido, até constância de massa, através de calor transmitido pelo fogareiro.
Iniciamos o dia 27 de maio realizando os ensaios granulométricos. Granulometria é o termo utilizado para medir a proporção relativa, em porcentagem, dos diferentes tamanhos dos grãos que constituem o agregado. A composição granulométrica tem grande influência nas propriedades futuras das argamassas e concretos. É determinada por meio de peneiramento, através de peneiras com determinada abertura constituindo uma série padrão. A granulometria determina, também, o diâmetro máximo do agregado, que é a abertura da peneira em que fica retida uma percentagem igual ou imediatamente inferior a 5%. Outro índice importante determinado pela granulometria é o módulo de finura, que é a soma das porcentagens retidas acumuladas divididas por 100.
As grandes exigências requeridas para um projeto é a resistência à compressão. Para esse caso devemos especificar um material que possua boa resistência à compressão, que não se deforme facilmente e que assegure boa precisão dimensional quando for solicitado por esforços de compressão.
O ensaio compreende um esforço axial que tende a provocar um encurtamento ou até o rompimento do corpo submetido a este esforço. Em ensaios de compressão realizados em concretos, são produzidos corpos-de-prova com dimensões padronizadas e são submetidos a uma força axial distribuída de modo uniforme em toda seção transversal do corpo-de-prova, que só é possível com o auxílio de uma base de enxofre que planifica a superfície irregular do corpo de prova.
Este tipo de compressão é o mais indicado para avaliar essas características de materiais frágeis, como o caso do concreto.
 
2. MASSA ESPECÍFICA DOS AGREGADOS (γ) – NBR 9937 
2.1 Objetivo.
Este ensaio prescreve o método para determinação da massa específica dos Agregados Miúdos com a areia e os Agregados Graúdos como a brita e a argila expandida, através da coleta de dados como a massa do agregado, o volume de água e a leitura métrica do frasco volumétrico “Lê Chatelier”. A determinação da massa especifica dos agregados é determinada através do volume ocupado pela massa. Vale ressaltar que neste experimento os vazios serão desconsiderados.
2.2 Materiais Utilizados.
Proveta de Vidro de 2000 ml;
Proveta de Vidro de 1000 ml;
Frasco de Chapman;
Funil de Vidro; 
Pincel:
Arame;
Êmbolo;
500 (g) de areia;
1000 (g) de brita;
300 (g) de argila expandida;
Balança de precisão de 0,01(g)
2.3 Procedimento Experimental.
Massa específica da areia:
Inicialmente foi inserido no frasco de Chapman que já continha 200 ml de água (conforme leitura inicial), os 500 g de areia com o auxilio dos seguintes itens pincel, funil de vidro e um arame, neste ensaio tomou-se todo cuidado necessário para perder o mínimo possível do agregado durante este processo.
Após inserir todo agregado no frasco esperou-se alguns instantes, e foi realizada a leitura (L) no frasco. Este processo foi repetido para coleta de novos dados. (vide resultados e discussões).
Considerações Importantes para todos os Ensaios: 
 Massa Específica Logo 
Massa específica da brita:
Foi inserido na proveta graduada que já continha 200 ml de água (conforme leitura inicial), os 1000 g de brita, com o auxilio de um êmbolo. E após inserir todo agregado no frasco esperou-se alguns instantes, e foi realizada a leitura (L) na proveta. Este processo foi repetido para coleta de novos dados (vide resultados e discussões).
Massa específica da argila expandida:
Foi inserido os 300 g de argila expandida na proveta graduada (já com água e leitura inicial de 490 cm³), com o auxilio de um êmbolo, após inserir todo agregado no frasco esperou-se alguns instantes, e foi realizada a leitura (L). Este processo foi repetido para coleta de novos dados (vide resultados e discussões).
Considerações Importantes para todos os Ensaios: 
Massa Específica 
Logo 
2.5 Resultados e Discussões.
Tabela de determinação de massa específica da areia.
	
	Massa do agregado (g) 
	Vol. da água (cm³)
	Leitura L (cm³)
	Vol. do agregadoseco (cm³)
	 γ da areia (g/cm³)
	Determinação 1 
	500
	200
	396
	196
	2,551
	Determinação 2
	500
	200
	399
	199
	2,513
	Média
	2,532
O ensaio para a determinação da massa específica da areia foi um teste objetivo e relativamente rápido de ser realizado, que devido à natureza de “pó” da areia não apresentou grandes dificuldades no momento da inserção do mesmo no frasco e nem perigo de quebrar o recipiente, como foi no caso dos ensaios da brita e da argila. Por outro lado, este foi o teste que apresentou a maior facilidade de perda de material, devido à facilidade com que a areia pode se dissipar, exigindo então bastante cuidado no momento de inserir ela dentro do frasco, tendo de ser realizado jogando-se a areia aos poucos dentro do recipiente. Vale lembrar que a perda de material pode ocasionar erros nos resultados dos ensaios, logo este foi o teste mais suscetível a erros. Tal teste deve ser realizado por duas pessoas.
Tabela de determinação de massa específica da brita.
	
	Massa do agregado (g) 
	Vol. da água (cm³)
	Leitura L (cm³)
	Vol. do agregado seco (cm³)
	 γ da brita (g/cm³)
	Determinação 1 
	1000
	1000
	1380
	380
	2,632
	Determinação 2
	1000
	1000
	1390
	390
	2,564
	Média
	2,598
O ensaio para a determinação da massa específica da brita também foi um teste objetivo e relativamente rápido de ser realizado, porém, exigiu-se bastante cuidado, atenção e até mesmo uma certa prática, pois fez-se necessário que houvesse conhecimento de manuseio do frasco no momento da inserção da brita, de modo que ela ocupasse o recipiente da maneira correta, e também muito cuidado no momento na própria inserção da brita no recipiente que devido ao seu tamanho e consistência, se jogado de uma maneira rude no frasco poderia quebrar o mesmo. Foi um teste que exigia a presença de duas pessoas para ser realizado. Dentre os testes de ensaio, o da brita foi o que exigiu mais atenção e cuidado. Teste bastante sujeito a erros humanos como o de perda de materiais que pode vir a ocasionar erros nos resultados, além dos possíveis problemas já citados anteriormente. O teste da brita para ser efetuado da maneira correta e sem que apresente grandes perigos, indica-se que seja realizado por laboratorista experientes e com prática na realização de tal ensaio.
Tabela de determinação de massa específica da argila expandida.
	
	Massa do agregado (g) 
	Vol. da água (cm³)
	Leitura L (cm³)
	Vol. do agregado seco (cm³)
	 γ da argila expandida (g/cm³)
	Determinação 1 
	300
	500
	860
	360
	0,833
	Determinação 2
	300
	500
	880
	380
	0,789
	Média
	0,811
Assim como nos outros testes este também foi bastante objetivo e simples de ser realizado, apresentando principalmente os mesmos cuidados, perigos e exigências do teste com a brita, tendo de ter cuidado no manuseio do frasco e na inserção da argila no mesmo, pois a perda de material poderia acarretar em erros nos resultados do ensaio. Teste também sujeito a erros humanos. Exigiu-se a presença de duas pessoas para a correta realização do ensaio.
3. MASSA UNITÁRIA (d) NBR7251
3.1 Objetivo.
Este ensaio tem como objetivo mensurar a massa unitária do cimento por meio de ensaio em laboratório, obtendo as massas dos agregados e dividindo-a pelo volume do caixote utilizado, visto que esta relação nos fornece a massa unitária dos agregados.
3.2 Materiais Utilizados.
Balança;
Caixote Vazio c/ Volume de 20 litros
Concha
Régua Metálica
Bandejas Metálicas
Areia (agregado miúdo)
Brita (agregado graúdo)
Argila Expandida (agregado graúdo)
3.3 Procedimento Experimental.
Inicialmente o caixote vazio foi pesado na balança, em seguida o mesmo foi preenchido com o agregado, o caixote possui com uma determinada altura mínima (20cm) de modo a não influenciar na compactação. Depois de preenchido foi retirado o excesso do caixote de forma que este excesso não altere o volume do caixote, em seguida o caixote cheio foi pesado e a coleta de dados foi realizada. Este procedimento foi realizado duas vezes, para cada agregado descrito acima (areia, brita e argila expandida), e assim foi realizada toda a coleta de dados (vide resultados e discussões).
3.4 Resultados e Discussões.
Tabela de determinação de massa unitária dos agregados.
 
	
	AGREGADO MIÚDO
	AGREGADO GRAÚDO 
	
	AREIA
	BRITA
	ARGILA EXPANDIDA
	
	amostra 1
	amostra 2
	amostra 1
	amostra 2
	amostra 1
	amostra 2
	VOL. (l)
	20,00
	20,00
	20,00
	20,00
	20,00
	20,00
	P1 (kg)
	8,80
	8,80
	8,80
	8,80
	8,80
	8,80
	P2 (kg)
	38,55
	38,8
	37,05
	39,3
	18,45
	18,5
	P2-P1 (kg)
	29,75
	30,00
	28,25
	30,50
	9,65
	9,70
	massa unitária (D)(kg/l)
	1,488
	1,500
	1,413
	1,525
	0,483
	0,485
	MÉDIA
	1,494
	1,469
	0,484
Experimento de realização simples e objetiva necessitando paciência e um pouco de esforço. Primeiro pesou-se cada caixote vazio dos para então preenche-los com os seus respectivos agregados, havendo a necessidade de se colocar os agregados com cuidado pois a perda de material pode resultar em erros nos resultados dos ensaios, em especial a areia, que teve de ser derramada bem aos poucos para que não houvesse perda de material, uma vez que a areia se dissipa com facilidade aumentando as chances de perda de mesma. O preenchimento do caixote de areia foi o mais demorado, uma vez que o volume do caixote é considerável e o preenchimento do mesmo deve ser feito aos poucos, já em relação ao preenchimento dos caixotes de brita e argila não se exigiu muito tempo, uma vez que tais materiais configuram agregados mais rudimentares sem tanta facilidade de perda de material. Ao se encher os caixotes foi necessário que se nivelasse estes com os seus respectivos agregados, preservando assim o volume dos agregados com os de seus caixotes. Duas pessoas foram precisas para carregar cada caixote até a balança, sendo impossível carrega-las sozinha. Feita as primeiras pesagens repetiu-se o processo novamente, sempre com a mesma paciência e cuidado. Ficou claro para o grupo que este procedimento deve ser necessariamente realizado por mais de uma pessoa. Verificamos que não houve discrepâncias consideráveis entre uma pesagem e outra uma vez que o processo é simples, objetivo e os agregados são de relativa fácil administração e manuseio.
4. UMIDADE DA AREIA : QUEIMA AO FOGO x SPEEDY.
4.1 Objetivo. 
Determinar a umidade da areia (agregado miúdo) por meio de diferentes processos, neste caso o processo de queima ao fogo, e por meio do Umidímetro (Speedy).
4.2 Materiais Utilizados.
Balança;
500 g de areia (ensaio de queima ao fogo);
10 g de areia (ensaio Speedy);
Álcool;
Bandeja metálica;
Frasco metálico com manômetro calibrado;
Pincel;
Luvas;
Espátula;
Ampola de Carbureto de Cálcio (CaC2) 
2 Esferas de Aço
4.3 Procedimento Experimental.
Queima ao Fogo 
Neste processo, mede-se 500g de agregado miúdo (areia) com auxilio da balança, em seguida a areia é despejada em uma bandeja metálica e inserir álcool na bandeira de modo a cobrir toda superfície do agregado. Atear fogo na bandeja e aguardar a queima total (ponto em que a umidade da areia seja retirada por total no processo de queima) lembrando sempre de movimentar o agregado durante o processo de queima, com auxilio de luvas e equipamentos de proteção necessários (óculos de proteção, por exemplo). 
Após este processo, retirar todo agregado seco da bandeja metálica para cápsula de porcelana, e medir novamente a massa do agregado. (dados coletados vide resultados e discussões)
Considerações Importantes:
 
Umidímetro 
Para determinação deste ensaio, foi medido 10g de areia (agregado miúdo), inseridos em sequência no frasco metálico com um manômetro (devidamente calibrado 0,5Kg/cm²) em sua parte superior, após este processo, foram inseridas duas esferas metálica, e uma ampola de carbureto de cálcio (CaC2). O Frasco foifechado com todo cuidado possível, e agitado. 
Com a agitação as esferas quebram a ampola de CaC2 e o carbureto de cálcio reage com a água contida no agregado, o resultado dessa reação é um gás que ativa o manômetro. Obtendo-se o valor da pressão através do manômetro é possível determinar a umidade com base na tabela fornecida pelo fabricante. 
CaC2 + H2O _________________________________ C2H2 + CaO
4.4 Resultados e Discussões.
Tabela de dados - Queima ao Fogo
	
	Massa de areia umida Mu (g)
	Massa de areia seca Ms (g)
	Umidade % U
	Determinação 1
	500
	477,4
	 4,7%
	Determinação 2
	500
	476,3
	 5,0%
	Média
	4,9%
Tabela de dados - Umidímetro (Speedy) 
	
	Massa de areia umida Mu (g)
	Pressão Manométrica (Kg/cm²) 
	Umidade % U
	Determinação 1
	10
	0,550
	5,20
	Determinação 2
	10
	0,600
	5,66
	Média
	5,43
Experimento que exigiu extremo cuidado e atenção, devido à interação com o fogo. Uma vez despejado o querosene na bandeja com areia, ateou-se fogo na mesma até que toda a água presente na areia fosse evaporada. Uma vez pesada a areia com a presença de água e depois após estar seca através do experimento com o fogo, foi possível comparar o peso da areia sob a influência da umidade, uma vez que tal umidade é provocada por água e essa apresenta um peso que irá influenciar o peso total do material em contato com ela, neste caso a areia. Através deste experimento ficou nítido a interação da umidade com o peso da água e o peso da areia, que matematicamente é obtido através da relação do peso da água com o peso da areia. Peso da água este obtido através da comparação do peso total da areia com a presença de água e depois de seca sem a presença de água, fazendo então a diferença de um pelo outro obtendo-se então finalmente o peso da água que esteve presente na areia, logo a umidade.
5. Preparo de Argamassa Normal e Moldagem de CP’s – NBR 7215 - 
5.1 Objetivo.
Compreender o processo de preparo da argamassa normal e a moldagem de corpos de prova. 
5.2 Materiais Utilizados.
Areia grossa
Areia média grossa
Areia fina
Areia média fina
Cimento
Água
Misturador planetário de bancada Hobart
Corpos de Prova 
5.3 Procedimento Experimental:
Incialmente coloca-se toda quantidade de água na cuba e na sequência é inserido o cimento, essa mistura acontece durante 30 s. Com o misturador de bancada em pleno funcionamento, inicia-se a colocação de areia sendo ela em quatro frações previamente misturadas, areia deve ser inserida na cuba no período de 30s.Vide esquema a baixo:
1s – 30s. : Água + Cimento Velocidade 1
30s – 1min: Areia Velocidade 2
1min.30s: Desligar/ Descanso da Argamassa, assim permanece por 1 min. e 30s.
Após este período o misturador é ligado na velocidade 2 por 60s.
Após este procedimento, a massa obtida é colocada nos corpos de prova para se obter resultados posteriores (por exemplo, 7 dias).
5.4 Resultados e Discussões:
A mistura dos materiais sólidos com a água é uma das etapas mais importantes no preparo das argamassas. A condução do procedimento que é adotado interferirá nas propriedades no estado fresco, assim como no endurecido.
 
6. ANEXOS
VOU INSERIR AMANHÃ - CAROL
7. CONCLUSÕES
FAÇO AMANHA - CAROL
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Marylinda Santos de França Departamento de Engenharia de Construção Civil, Escola Politécnica Universidade de São Paulo - Influência do procedimento de mistura em laboratório nas propriedades de argamassas.
Apostila de Laboratório Propriedade dos Materiais Civis- Prof. Fernando Relvas
RIPPER, E., Manual Prático de Materiais de Construção São Paulo, Pini, 1995