Apostila MACO I - Capítulo 4

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Pontifícia Universidade Católica de Goiás 
 Departamento de Engenharia 
 Disciplina: Materiais de Construção Civil I – ENG 1071 
 Professora: Engª Civil Mayara Moraes Custódio, M.Sc. 
 
 
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A) Determinação da massa específica do cimento 
 
1. Norma específica: NM 23:2010 – Cimento Portland e outros materiais em pó – 
Determinação da massa específica 
 
2. Escopo: Métodos para determinação da massa específica de cimento Portland e outros 
materiais em pó, por meio do frasco volumétrico de Le Chatelier. 
 
3. Definições: 
• Massa específica: Massa da unidade de volume do material 
 
4. Método de ensaio: 
• Equipamentos: 
- Frasco volumetrico de Le Chalelier (figura ao lado); 
- Balanca com resolucao de 0,01 g; 
- Liquido que nao reaja com o material e que possua densidade igual 
ou superior a 0,731 g/cm3 a 15 oC (ex.: xilol recem preparado, 
querosene ou nafta); 
- Funis; 
- Termômetro; 
- Banho termorregulador. 
 
• Procedimentos: 
- Encher o frasco com auxilio de funil de haste longa com o liquido não reagente até 
o nível compreendido entre as marcas 0 e 1 cm3. 
- Secar o interior do frasco acima do nível do liquido. 
- Colocar o frasco em banho de agua em posição vertical e mantê-lo submerso 
durante no mínimo 30 minutos. A temperatura da água do banho termorregulador 
deve ser mantida durante todo o ensaio na mesma temperatura, admitindo-se 
variação de no máximo 0,5 oC. 
- Registrar a primeira leitura (V1) com aproximação de 0,1 cm3. 
- Pesar uma quantidade do material a ser ensaiado, com aproximação de 0,01 g, 
que provoque o deslocamento do liquido no intervalo entre as marcas 18 e 24 cm3 
do frasco de Le Chatelier (no caso de cimento portland a massa (m) e de 
aproximadamente 60 g.). 
- Introduzir o material em pequenas porções no frasco, com auxilio de funil de haste 
curta, atentando para que não ocorra aderência de material nas paredes internas 
do frasco, acima do nível do liquido. 
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- Tampar o frasco e gira-lo em posição inclinada, ou suavemente em círculos 
horizontais, ate que não subam borbulhas de ar para a superfície do liquido. 
- Retornar o frasco para o banho termorregulador por mais 30 minutos (obs.: os 
redatores da norma se esqueceram de prescrever este procedimento). 
- Registrar a leitura final (V2) com aproximação de 0,1 cm3. 
 
5. Cálculos: 
A massa especifica do material deve ser calculada pela formula seguinte: 
� =
�
�� − ��
 
onde: � = massa específica do material, expressa em g/cm³ ou kg/dm³ 
 m = massa do material ensaiado 
V1 = volume inicial de líquido no frasco 
V2 = volume final no frasco (volume ocupado pelo líquido + amostra) 
 
6. Resultados: 
• O resultado é expresso como a media de duas determinações, com 
aproximação de 0,01 g/cm3. 
• As duas determinações não devem diferir de mais que 0,01 g/cm3 entre si. 
 
7. Observações: 
• A função do banho é tornar iguais as temperaturas do líquido de medição com 
intuito de que as leituras iniciais e finais sejam feitas à mesma temperatura, 
para evitar mudanças no volume pela dilatação ou contração do líquido em que 
está colocado o cimento. 
• Se o volume da água no banho é muito pequeno, a temperatura vai variar 
facilmente com as mudanças de temperaturas ambiente, portanto, é preciso 
que o banho tenha uma capacidade mínima e esteja convenientemente 
isolado. 
• Para determinações precisas, é conveniente equipar o banho com um sistema 
termostato que permita manter permanentemente uma temperatura constante. 
• Um banho adequado deve ter um volume de pelo menos 10 litros de água por 
cada frasco Le Chatelier e o frasco deve ficar apoiado sobre uma grade ou 
suporte intermediário. 
 
 
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B) Determinação da finura do cimento por peneiramento 
 
1. Norma específica: NBR 11579:1991 – Determinação da finura por meio da peneira 
0,075mm (n.200) 
 
2. Escopo: Método para medir o percentual da massa de cimento que fica RETIDA na 
peneira de malha 75 µm através de peneiramento a seco. 
 
3. Definições: 
 
• Índice de finura: é a porcentagem, em massa, de cimento cujas dimensões de 
grãos são superiores a 0,075mm. 
 
 
4. Fundamentação Teórica: 
- Finura: Grandeza relacionada com o tamanho dos grãos do produto. 
- Usualmente definida de duas maneiras: 
- Pelo tamanho máximo do grão (proporção em peso do material retido 
na em uma peneira específica durante o peneiramento) 
- Pelo valor da superfície específica (soma das superfícies dos grãos 
contidos em um grama de cimento). 
- A superfície específica do cimento governa a velocidade da reação de hidratação 
do mesmo e influencia diretamente a qualidade de argamassas e concretos. 
 
- � Finura � Resistência; 
� Exsudação; 
� Segregação; 
� Porosidade; 
� Trabalhabilidade; 
� Coesão. 
 
 
5. Método de ensaio: 
• Equipamentos: 
- Balança com resolução de 0,01 g; 
- Peneira 75 µm + fundo e tampa; 
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- Pincéis; 
- Cronômetro. 
 
• Procedimentos: 
- Peneirar 50 ± 5 g de cimento (M) com movimentos suaves de vai e vem 
horizontal ate que os grãos mais finos passem quase que totalmente para o fundo, 
o que ocorre geralmente entre 3 e 5 minutos. 
- Sem o fundo do conjunto, dar golpes suaves no rebordo exterior da peneira para 
desprender as partículas aderidas na parte de baixo da tela. Utilizar também um 
pincel para retirar todas as partículas aderidas na parte de baixo da tela. 
- Esvaziar o fundo e recolocar na peneira, repetindo o procedimento de 
peneiramento até que a massa de material passante durante 60 s seja igual ou 
inferior a 0,05 g. 
- Pesar todo o material retido na peneira e registrar a massa obtida (R). 
 
6. Cálculos: 
O índice de finura do material deve ser calculado pela formula seguinte: 
�	(%) =
	�	�
�
∙ 100 
onde: F = índice de finura do material 
 M = massa inicial do material ensaiado 
R = massa retida na peneira ao final do ensaio 
C = fator de correcao da peneira fornecido pelo laboratório de calibração, 
realizado a cada 1000 peneiramentos, cujo valor deve estar compreendido 
entre 0,8 e 1,2. 
 
7. Tolerâncias: 
• CP-I e CP-II: F <= 12% ou F <= 10% para os de classe 40. 
• CP-III e CP-IV: F <= 8% 
• CP-V: F <= 6% 
 
8. Resultado: 
O resultado é o valor obtido em uma única determinação, expresso com precisão 
de 0,1%. 
 
 
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C) Determinação da finura do cimento pelo método de 
permeabilidade ao ar (Blaine)1. Norma específica: NBR NM 76 (1998) – Determinação da finura pelo método de 
permeabilidade ao ar (Blaine). 
 
2. Escopo: Método para medir a finura do cimento por meio da permeabilidade ao ar de 
uma amostra compactada do material. 
 
3. Fundamentação Teórica: 
- Finura do cimento: é determinada como superfície específica, observando-se o 
tempo requerido para uma determinada quantidade de ar fluir através de uma camada 
de cimento compactada, de dimensões e porosidade especificadas. 
- O objetivo do ensaio é determinar a finura de um cimento por comparação a uma 
amostra padrão (calibração do aparelho) para servir como instrumento de checagem da 
uniformidade do processo de moagem do cimento. Para isso, mede-se o tempo 
necessário para que um certo volume de ar atravesse uma camada compactada de 
cimento cuja porosidade seja conhecida. 
- Apesar dos resultados serem expressos em cm²/g, hoje, se sabe que esses valores 
não exprimem corretamente a área superficial de um cimento. Para cimentos de finura 
normal, os resultados oferecidos pelo ensaio são satisfatórios para verificação da 
qualidade da moagem realizada pela fabrica. No entanto, no caso de cimentos 
contendo materiais ultrafinos, o ensaio pode não fornecer resultados significativos. 
 
 
 
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4. Execução do Ensaio 
• Equipamentos: 
- Aparelho de permeabilidade Blaine; 
- Balança analítica com capacidade de 160g e resolução de 0,0001g; 
- Cronômetro com dispositivo de acionamento de início, com leitura de 0,2s ou 
melhor, e precisão de 1% ou mais para intervalos de tempo de até 300s; 
- Graxa leve para permitir uma junta estanque entre a célula e manômetro e no 
registro; 
- Funil metálico ou de plástico; 
- Pincel; 
- Papel de filtro de porosidade média. 
 
• Procedimentos: 
- Compactar a amostra de cimento na célula com auxílio de um êmbolo e conectá-
la ao tubo manométrico; 
- Com a pêra de sucção, aspirar o ar, diminuindo a pressão no manômetro e 
forçando o fluído manométrico a deslocar-se para a primeira marca (mais alta); 
- Fechar o registro; 
- O fluído manométrico começa a retornar à sua posição de equilíbrio, forçando o 
ar a fluir pela célula de permeabilidade que contém a amostra de cimento; 
- Medir o tempo que o líquido manométrico leva para passar da segunda para a 
terceira marca. O tempo deste retorno é proporcional à finura do cimento (� tempo 
de retorno, � finura). 
 
5. Valores padrões: 
• Cimentos convencionais: 2600 cm²/g ou 260 m²/kg 
• Cimento CP-V ARI: 3000 cm²/g ou 300 m²/kg. 
 
 
D) Determinação da pasta de consistência normal 
 
1. Norma Específica: NBR NM 43:2003 – Cimento Portland – Determinação da pasta de 
consistência normal. 
 
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2. Escopo: Determinar a quantidade de água necessária para que uma pasta de cimento 
adquira consistência normal, de acordo com a norma. 
 
3. Definições: 
• Índice de consistência normal: Teor de água necessário para dar a consistência 
normal à pasta de cimento (%). 
• Aparelho de Vicat: Suporte que sustenta uma haste móvel com 300 g com uma 
sonda de um dos lados e uma agulha do outro lado. 
• Sonda de Tetmajer: Extremidade da haste de do aparelho de Vicat com 10mm de 
diâmetro e 50mm de comprimento (usada exclusivamente para determinação da 
água da pasta de consistência normal). 
 
4. Fundamentação Teórica: 
- Pasta de consistência normal e toda aquela preparada com uma quantidade de 
agua suficiente para lhe proporcionar uma consistência padrão. 
- A consistência é considerada normal quando a sonda de Tetmajer do aparelho 
de Vicat penetra na pasta ate uma distancia entre 5 e 7 mm do fundo. 
- O valor do ensaio é apresentado em termos de relação a/c em porcentagem. 
- O resultado indica o quanto um cimento ira demandar agua para produzir um 
concreto trabalhável. 
- Quanto maior for esse valor (acima de 48%) maior será a demanda de agua do 
concreto. 
- Este resultado é utilizado para o ensaio de determinação dos tempos de inicio e 
fim de pega do cimento (NBR NM 65:2002). 
 
5. Método de ensaio: 
• Equipamentos: 
- Balança; 
- Argamassadeira planetária; 
- Espátula; 
- Molde tronco-cônico; 
- Placa de vidro; 
- Aparelho de Vicat com sonda de Tetmajer; 
- Cronômetro; 
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• Procedimentos: 
- Pesar 500,0 de cimento e 100g de água (inicialmente); 
- Introduzir a água na cuba da argamassadeira e adicionar lentamente o cimento 
durante 30s; 
- Ligar a argamassadeira na velocidade baixa por 120s e desligar por 15s, tempo 
para raspar o cimento aderido às paredes internas da cuba; 
- Ligar a argamassadeira em rotação alta por mais 60s; 
- Imediatamente após desligar, introduzir com a espátula a pasta no molde, 
adensando com golpes suaves na lateral do molde e rasá-lo; 
- Ajustar a sonda de Tetmajer e soltá-la sem velocidade inicial; 
- Após 30s, fazer a leitura da penetração em mm. 
 
6. Resultados 
• A consistência da pasta é considerada normal quando a sonda, após 30s de 
penetração, estiver a uma distância da placa de vidro de 6 ± 1mm. 
• A água da pasta de consistência normal é expressa em porcentagem de massa 
relativa ao cimento. 
Nota: Não é permitido efetuar mais de uma sondagem na mesma pasta. 
 
 
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E) Determinação dos tempos de pega de cimentos 
 
1. Norma Específica: NBR NM 65:2002 – Cimento Portland – Determinação dos tempos 
de pega. 
 
2. Escopo: Determinar os tempos de início e fim de pega de uma amostra de cimento. 
 
3. Definições: 
• Tempo de início de pega: intervalo decorrido entre o instante da hidratação do 
cimento e o da constatação do início de pega; 
• Tempo de fim de pega: intervalo decorrido entre o instante da hidratação do 
cimento e o da constatação do fim de pega. 
 
4. Método de ensaio: 
• Equipamentos: 
- A mesma do ensaio de consistência normal 
 
• Procedimentos: 
- Preparar uma pasta de consistência normal com 500g de cimento e encher o 
molde tronco-cônico, de acordo com a norma NMB NM 43; 
- Ajustar a agulha de Vicat e soltá-la sem velocidade inicial; 
- Após 30s, fazer a leitura da penetração na escala em mm. 
- O início de pega é constatado quando a agulha de Vicat, após 30s de 
penetração, estiver a 1mm da placa de vidro; 
- Após o início de pega, fazer leituras de 10 em 10 minutos. A primeira entre três 
leituras sucessivas e iguais, superiores a 38,0mm constitui a indicação do fim de 
pega. 
 
5. Observações: 
• As tentativas não podem ser feitas a menos de 9mm de borda do molde, nem a 
menos de6mm uma das outras. 
• Não fazer o ensaio de tempos de pega na pasta que já foi utilizada para 
determinar a água da consistência normal; 
 
 
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F) Determinação da resistência à compressão de cimentos 
 
1. Norma Específica: NBR 7215:1996 – Cimento Portland – Determinação da resistência à 
compressão. 
 
2. Escopo: Calcular a resistência à compressão do cimento para uma série de corpos-de-
prova, definindo a classe de resistência do material. 
 
3. Método de ensaio: 
 
• Equipamentos: 
- Balança com capacidade mínima de 1000 g e resolução de 0,1 g; 
- Misturador mecânico; 
- Espátula, paquímetro, régua metálica e placas de vidro; 
- Molde cilíndrico com diâmetro interno de 50 mm e altura de 100 mm; 
- Soquete 
- Máquina de ensaio de compressão. 
 
• Amostra: 
- Argamassa constituída de: 
- 624 ± 0,4 g de cimento, 
- 300 ± 0,2 g de água; 
- 468 ± 0,3 g de cada fração de areia normal (grossa, média-grossa, média-fina 
e fina), especificada na NBR 7214. 
 
• Procedimento: 
- Colocar água na cuba e, dentro de 30 segundos, adicionar o cimento com a 
argamassadeira ligada em velocidade baixa; 
- Nos próximos 30 segundos, adicionar a areia, com as quatro frações já 
homogeneizadas, e mudar imediatamente para a velocidade alta; 
- Deixar misturar por 30 segundos e desligar a argamassadeira; 
- Homogeneizar a argamassa com a espátula (nos primeiros 15 segundos), cobrir 
a cuba com um pano molhado e deixar em repouso por 1 minuto e 15 segundos; 
- Ligar a argamassadeira por mais 1 minuto, em alta velocidade; 
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- Desligar a argamassadeira e moldar os corpos de prova o mais rápido possível, 
enchendo os moldes já untados em quatro camadas sucessivas e aplicando 30 
golpes uniformes com o soquete em cada camada; 
- Fazer o rasamento no topo dos CPs e deixá-los em câmara úmida, submergindo-
os após 24h. 
- No vencimento das idades a serem ensaiadas, retirar os CPs do tanque, capeá-
los e rompê-los à compressão axial. 
 
4. Resultados: 
• Romper 4 CPs para cada idade e calcular a resistência à compressão de cada CP 
(carga de ruptura / área da seção transversal), em MPa. 
• Determinar a resistência média da série de quatro CPs. 
• Calcular, em percentagem, o desvio relativo máximo para cada série, dividindo o 
valor absoluto da diferença entre a resistência média e a resistência individual que 
mais se afasta dessa média. 
 
Obs.: Quando o desvio for superior a 6%, calcula-se uma nova média, desconsiderando o valor 
discrepante, e identificando-o no certificado com asterisco. Persistindo o fato, eliminam-se os 
CPs de todas as idade, devendo o ensaio ser totalmente refeito.