Determinação da umidade de agregados

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INSTITUTO FEDERAL DO TOCANTINS – CAMPUS PALMAS
BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I
PROF. DR. MOACYR SALLES NETO
Pedro Ignácio Meneghetti Scheid
RELATÓRIO DE ENSAIO: 
Determinação da massa específica de agregado miúdo
Determinação do teor de umidade de agregado em estufa
Speedy test
Determinação da umidade superficial em agregados miúdos por meio do frasco Chapman
Determinação da umidade pelo método frigideira
26/04/2018
PALMAS
2018
Pedro Ignácio Meneghetti Scheid
RELATÓRIO DE ENSAIO: 
Determinação da massa específica pelo frasco de Chapman e teor de umidade
26/04/2018
Relatório de ensaio realizado no dia 19/04/2018 no Laboratório de Materiais do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Tocantins – Campus Palmas, para a determinação da massa específica e do teor de umidade a partir de quatro métodos de uma amostra de areia lavada.
Orientador: Prof. Dr. Moacyr Salles Neto
PALMAS
2018
SUMÁRIO
OBJETIVOS
Neste ensaio, realizado no Laboratório de Materiais do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Tocantins, com a supervisão do Professor Dr Moacyr Salles Neto, inicialmente foi determinado a massa específica da areia pelo frasco de Chapman através da antiga norma vigente NBR 9776:1987. Em seguida, foi calculado o teor de umidade da areia através dos métodos: Método da Estufa, Speedy Test (DNER-ME 52:1994), Método Frigideira e Método com o frasco de Chapman (NBR 9775:1987). Conhecer o teor de umidade é de vital importância para determinar a influência do agregado sobre os materiais que o mesmo irá constituir. 
OBSERVAÇÕES GERAIS
A areia é um agregado composto por cristais. Ao serem molhados, esses cristais não absorvem relativa quantidade de água, todavia, ela ocupa os espaços entre os cristais, separando-os. Dessa forma o espaço ocupado pela areia aumenta. Tal característica é definida como inchamento que está relacionado ao teor de umidade presente no agregado. O teor de umidade é porcentagem relativa de massa de água em determinada massa do agregado seco. Tal parâmetro gera influências na composição e propriedade das substâncias nas quais a areia é elemento constituinte, principalmente no concreto. 
O teor de umidade é fator decisivo na compactação, pois pode existir um atrito maior entre as partículas de solo caso este seja compactado com umidade baixa, não se conseguindo uma redução ideal de vazios e, consequentemente, efetivando-se uma má compactação. Já no caso de uma compactação com teor de umidade acima, devido a falhas no processo construtivo, pode ocorrer absorção de energia da compactação devido à pressão neutra, ocasionada pelo excesso de água nos poros (MASSAD, 2003 apud CANCIAN, 2013, p. 39). 
Já na composição do concreto, o teor de umidade dos agregados influencia: no fator água/cimento, uma vez que quanto maior a quantidade de água, menor a resistência; na expansibilidade do concreto; na deformidade e trabalhabilidade do mesmo; e nos fenômenos de segregação e exsudação. É fundamental então conhecer o teor de umidade dos agregados para emprega-los da maneira mais correta, buscando atingir as propriedades físicas e mecânicas ideais para as estruturas constituídas por eles.
METODOLOGIA
Norma pertinente
NBR 9776:1987 – ABNT – “Agregados – Determinação da massa específica por meio do Frasco Chapman” 
A respectiva norma prescreve os métodos e os procedimentos para se obter a massa específica, submetendo-os a uma série de processos e aferições utilizando-se do Frasco Chapman e posterior desenvolvimento de cálculos.
Materiais necessários: 
Balança de precisão 0,01g;
Bandejas de metal;
Piceta com água;
Areia seca;
Frasco Chapman.
NBR 9775:1987 – ABNT – “Agregados – Determinação da umidade superficial em agregados miúdos por meio do Frasco Chapman” 
A respectiva norma prescreve os métodos e os procedimentos para se obter a umidade superficial dos agregados miúdos, submetendo-os a uma série de processos e aferições utilizando-se do Frasco Chapman e posterior desenvolvimento de cálculos.
Materiais necessários: 
Balança de precisão 0,01g;
Bandejas de metal;
Piceta com água;
Areia seca;
Espátulas de metal
Frasco Chapman.
DNER-ME 52:1994 – ‘’Determinação da umidade com emprego do speedy” 
A respectiva norma do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem prescreve os métodos e os procedimentos para se obter a umidade superficial dos agregados miúdos, através da reação do agregado úmido com o carbureto de cálcio, submetendo-os a uma série de processos rápidos, propriamente pensados para serem executados in loco pelo seu dinamismo. 
Materiais necessários: 
Kit speedy test;
Carbureto de Cálcio;
Procedimento de ensaio
Os seguintes ensaios foram realizados no dia 19 de abril de 2018, no Laboratório de Materiais do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Tocantins, pela turma de Engenharia Civil, supervisionados pelo professor Moacyr Salles Neto.
3.2.1 Massa específica pelo Frasco Chapman
Baseando-se na norma NBR 9776:1987, utilizou-se o Frasco Chapman, vidraria dotada de dois formatos esféricos, com marcação de 200 cm3 entre as esferas, seguido de um tubo com graduação volumétrica, capaz de determinar a massa específica pelo Princípio de Arquimedes. A amostra de areia utilizada no experimento estava seca e armazenada em local seco, com diâmetros menor que 37,5 mm. Os seguintes procedimentos foram então realizados conforme a norma: 
Tarou-se a balança com a bandeja e pesou-se 500g de areia seca;
Colocou-se a amostra no frasco de Chapman;
Adicionou-se 200 cm3 de água no frasco;
Após perceber-se a ocupação uniforme da areia no frasco, aferiu-se o volume do agregado + água. 	
3.2.2 Teor de umidade pelo Método Estufa
Conforme metodologia científica Método Estufa, os seguintes processos foram realizados para determinar o teor de umidade de uma amostra de areia, considerando que a areia coletada se caracterizava por grãos com diâmetros inferiores à 37,5 mm, seca e armazenada em local seco:
 
Tarou-se a balança com a bandeja e pesou-se 1009,4 g de areia seca;
Adicionou-se água na amostra e iniciou-se um espalhamento dos grãos para que toda a areia ficasse úmida;
Pesou-se a amostra aferindo-se o peso úmido;
3.2.3 Teor de umidade pelo Método Frigideira
Conforme metodologia científica Método Frigideira, os seguintes processos foram realizados para determinar o teor de umidade de uma amostra de areia, considerando que a areia foi obtida do procedimento 3.2.2, portanto a mesma estava uniformemente úmida:
Tarou-se o recipiente e pesou-se 100 g de areia úmida;
Adicionou-se álcool ao recipiente e ateou-se fogo no mesmo;
A amostra foi movimentada para se obter secagem uniforme;
Os processos foram repetidos até a secagem total da amostra;
Pesou-se a amostra aferindo o peso seco da areia.
3.2.4 Teor de umidade pelo Speedy Test
Conforme a norma DNER-ME 52:1994, os seguintes processos foram realizados para determinar o teor de umidade de uma amostra de areia, considerando que a areia foi obtida do procedimento 3.2.2, portanto a mesma estava uniformemente úmida:
Utilizando-se da balança do aparelho, pesou-se 10 g de areia úmida;
Adicionou-se a areia dentro do aparelho e colocou-se um frasco com carbureto de cálcio em seu interior;
Fechou-se o aparelho, colocando duas esferas metálicas em seu interior;
Chacoalhou-se o aparelho para que as esferas quebrassem o frasco e o carbureto reagisse com a amostra;
Após algum tempo de agitação, leu-se a pressão assinalada no manômetro;
3.2.5 Teor de umidade pelo Frasco Chapman
Conforme a norma NBR 9775:1987, os seguintes processos foram realizados para determinar o teor de umidade de uma amostra de areia, considerando que a areia foi obtida do procedimento 3.2.2, portanto a mesma estava uniformemente úmida:
Tarou-se a bandeja e pesou-se 500 g de areia úmida;
Adicionou-se a areia no Frasco de Chapman;
Colocou-se água até completar 200 cm3, marcado na graduação dofrasco;
Após perceber-se a ocupação uniforme da areia no frasco, aferiu-se o volume do agregado úmido + água;
RESULTADOS
Os resultados foram apresentados a seguir em conformidade com as normas e as metodologias científicas correspondentes.
Massa específica do agregado seco
Para determinar a massa específica do agregado seco, foi utilizada a norma NBR 9776:1987, que a determina através do Frasco Chapman. Seguindo os procedimentos, os seguintes valores foram encontrados:
Tabela 1 – Dados massa específica
	Massa específica da areia 
	itens
	quantidades
	areia 
	500 g
	água
	200 cm3
	volume 
	389,5 cm3
Fonte: Autor, 2018
Para determinar a massa específica, foi utilizada a seguinte fórmula presente na norma: Onde:
 é o peso específico em g/cm3; 
L é o volume do agregado + água;
 (1).
Substituindo na fórmula, o resultado da massa específica encontrado foi: 
ᵞ = 2,53 g/cm3
Teor de umidade do agregado Método Estufa
Seguindo os procedimentos metodológicos do método Estufa, os seguintes valores foram encontrados: 
Tabela 2 – dados método estufa
	Umidade método estufa
	massa seca
	1009,4 g
	massa úmida
	1100,7 g
	massa de água
	91,3 g
Fonte: Autor, 2018
Utilizando os dados obtidos, foi aplicada a seguinte fórmula:Onde:
 h é o percentual de umidade; 
mu é a massa úmida da areia;
ms é a massa seca da areia.
 (2).
Realizando os cálculos, o seguinte valor foi obtido:
h = 9,04%
Teor de umidade Método Frigideira
Utilizou-se a metodologia científica Método Frigideira para determinar o teor de umidade de uma amostra de areia. Após os processos, obteve-se os seguintes dados: 
Tabela 3 – Dados Método Frigideira
	Umidade método frigideira
	itens
	quantidades
	areia úmida
	100 g
	areia seca
	92,7 g
	água
	7,3 g
Fonte: Autor, 2018
Aplicando a fórmula 2, foi obtido:
h = 7,87%
Teor de umidade Speedy Test
Utilizou-se a norma DNER-ME 52:1994 para determinar o teor de umidade de uma amostra de areia. Após os processos, a aferição no manômetro foi de 0,775 kg/cm2. O Seguinte tabelamento foi aplicado, conforme a metodologia científica:
Como não há na tabela o valor 0,775 kg/cm2, é necessário fazer a interpolação entre 0,8 kg/cm2 e 0,7 kg/cm2. A variação de porcentagem de água entre 0,7 e 0,8 kg/cm2 é de 7,49 – 6,58 = 0,91. Se em 0,1 kg/cm2 variou 0,91, a cada 0,01 kg/cm2 a variação será de 0,091. Portanto, o valor correspondente à 0,775 kg/cm2 é 7,26. Esse valor é correspondente à h1. Após obter h1, usou-se a seguinte fórmula presente na norma: Onde:
 h é o percentual de umidade; 
h1 é a porcentagem de água na amostra;
ms é a massa seca da areia.
 (3).
Substituindo na fórmula, obteve-se o seguinte resultado:
h = 7,82%
Teor de Umidade Frasco Chapman
Para determinar o teor de umidade, foi utilizada a norma NBR 9775:1987, que o determina através do Frasco Chapman. Seguindo os procedimentos, os seguintes valores foram encontrados:
Tabela 4 – Umidade Frasco Chapman
	Umidade frasco Chapman
	itens
	quantidades
	massa úmida
	500 g
	volume de água
	200 cm3
	volume total
	414 cm3
Fonte: Autor, 2018
Aplicou-se então, a fórmula 4, presente na norma:
 (4).
Onde:
 é o peso específico em g/cm3; 
L é o volume do agregado + água;
h é o teor de umidade
Substituindo os valores, considerando que o peso específico foi determinado no tópico 4.1, encontra-se:
h = 8,35%
Desta forma, analisando todos os resultados, pode-se obter a tabela 5:
Tabela 5 – Comparação dos teores de umidade
	
	Método Estufa
	Método Frigideira
	Speedy Test
	Frasco Chapman
	Percentual de umidade
	9,04
	7,87
	7,82
	8,35
	
	
	
	
	
Fonte: Autor, 2018
A partir do gráfico, percebe-se que o valor mais alto e distante dos outros é o do Método Estufa, com 9,04% de teor de umidade. No entanto, tal valor é aceitável visto os objetivos do experimento. O Método Frigideira e o Speedy Test apresentaram valores muito semelhantes – 7,87% e 7,82% - deste modo, pode-se inferir que tais valores estão mais próximos dos valores reais. 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A partir dos procedimentos de ensaio pode-se notar a importância do conhecimento e da análise dos parâmetros e propriedades dos agregados no que tange às aferições do teor de umidade do agregado, no caso, a areia. Este pode ser determinado através de vários métodos, sendo utilizado neste ensaio o Método Estufa, Método Frigideira, o Speedy Test e pelo frasco Chapman, através da NBR 9776:1987. 
O teor de umidade é encontrado em porcentagem, e para cada método, em uma mesma amostra de areia, foram encontrados percentuais diferentes: 9,04 pelo método estufa, 7,87 para o método frigideira, 7,82 para o Speedy test e 8,35 para o frasco Chapman. Apesar dos valores 7,87 e 7,82 estarem bem próximos em relação aos outros, não se pode inferir que o valor real está mais próximo deles, uma vez que, para o método frigideira, o alto teor de água presente no álcool pode afetar no resultado, da mesma forma que a dinamização do Speedy torna-o ligeiramente impreciso.
Salienta-se que é vital conhecer o teor de umidade dos agregados, especialmente os que congregam o concreto, para poder determinar as influencias deste agregado às características desse concreto. Conhecer as variadas formas para determinação do teor de umidade é importante pois há a necessidade de conhecer a umidade dos agregados durante as ações em uma obra.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT NBR 9775:1987 – Agregados - Determinação da umidade superficial em agregados miúdos por meio do frasco de Chapman
ABNT NBR 9776:1987 – Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman
DNER – ME 52:1994 – Solos e agregados miúdos – determinação da umidade com emprego do Speedy
CANCIAN, M. A. Influência do teor de umidade, porosidade e do tempo de aplicação na mistura solo-cimento para pavimento rodoviário de um solo da bacia do Paraná. Disponível em: <http://www.uel.br/pos/enges/portal/pages/arquivos/dissertacao/85.pdf> Acesso em: 21 Abr. 2018. 
7. ANEXOS
Figura 1 – Preparação da Amostra 
Fonte: Autor, 2018
Figura 2 – Aferição da massa do agregado 
Fonte: Autor, 2018
Figura 3 – Pesagem do picnômetro + agregado + água
 
 Fonte: Autor, 2018