Apostila - Laboratório - Propriedades dos Materiais Civis

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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI - ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL 
Prof. Fernando Relvas Lab. Roberto Mendonça 1 
 
 
 
UNIVERSIDADE ANHEMBI-MORUMBI 
 
 
ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS CIVIS 
 
LABORATÓRIO 
 
 
 
 
 
PROF. FERNANDO JOSÉ RELVAS 
 
 
ELABORADO POR PROFs. EINIH LEIDERMAN E FERNANDO RELVAS 
TECN. LABOR. ROBERTO MENDONÇA 
2011 
 
 
 
 
 
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CRONOGRAMA DAS EXPERIÊNCIAS DO LABORATÓRIO 
 
 Exposição geral sobre ensaio. Aparelhos e equipamentos 
 
 Cimento Portland: Massas específicas, unitárias, % vazios 
 
 Cimento Portland: finura (peneiramento e Blaine) 
 
 Argamassa: Moldagem de corpos de provas 
 
 Ruptura CPs argamassa a 7 dias (Capeamento) 
 
 Cimento Portland: pega e expansibilidade 
 
 Cal: finura, pipocamento e extinção 
 
 Ruptura CPs argamassa a 28 dias 
 
 Agregados: massa específica e unitária % vazios 
 
 Agregados: umidades 
 
 Agregados: Inchamento da areia 
 
 Agregados: Impurezas orgânicas 
 
 Agregados: Granulometria 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Aglomerantes 
 
1.1 Cimento Portland 
 
1.1.1 Massa Específica Do Cimento () Norma NBR 6474 
 
 Equipamentos e materiais a serem utilizados no ensaio: 
 
Frasco de Lê Chatelier; Funil de Vidro; Espátula; Termômetro; 
60 gramas de Cimento; 250ml de Querosene; Recipiente para o a pesagem do cimento; 
Balança de precisão de 0,01 grama; Recipiente com água. 
 
Ensaio 
 
Coloca-se no frasco de Le Chatelier 250 ml de um líquido que não reaja com o 
cimento (xilol, querosene), no caso foi utilizado querosene. Em seguida coloca-se o frasco 
em uma vasilha com água para a equalização da temperatura, aguarda-se até que o atinja 
a temperatura da água e faz-se a 1ª leitura (Lo) na parte inferior do menisco. A seguir, com 
auxílio de uma espátula e um funil de vidro coloca-se no frasco, os 60g de cimento. 
Novamente o conjunto é colocado em uma vasilha com água, aguarda-se até atingir o 
equilíbrio de temperatura, e faz-se a 2ª leitura (Lf). 
 
Portanto o volume do cimento será = Lf – Lo 
 
  = massa / Lf – Lo (g/cm³)   = massa /vol. grãos
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CIMENTO ________ 
 
Tabela I: Determinação de massa específica do cimento 
Determinações 
Massa de 
Cimento (g) 
Lo 
(cm³) 
Lf 
(cm³) 
Volume de 
cimento (cm³) 
 do cimento 
(g/cm³) 
 1ª 
 2ª 
 3ª 
 média 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1: LÊ CHATELIER 
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1.1.2 Massa Unitária Do Cimento (d) 
 
Para execução deste ensaio corretamente deve-se usar um caixote de volume 
nunca inferior a 20litros, pesa-se o caixote vazio (P1), enche-se o caixote com o cimento, 
deixando o cimento cair sempre de uma altura aproximada de 20 cm (para uniformizar a 
compactação do cimento dentro do caixote), pesa-se o caixote cheio (P2). 
 
 P2 - P1 = massa de cimento contido no caixote 
 
 d = P2 – P1 / vol. do caixote (kg/l)  d = massa / vol. do caixote (kg/l) 
 
 d = m / V.total (kg/l)  d = massa / V.grãos + V.vazios (kg/l) 
 
 
Cimento: CP 
 
 
Tabela II: Determinação da massa unitária do cimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 CÁLCULO DA % DE VAZIOS 
 
d = m/Vt  Vt = m/d Iv = ((m/d)/(m/d)) - ((m /) / (m /d)) 
 = m/Vg  Vg = m/ Iv = 1 - (d /) 
Iv = Vv / Vt %V = Iv x 100% 
Vt = Vv + Vg  Vv = Vt – Vg %V = (1 – (d/))x100% 
Iv = (Vt – Vg) /Vt 
Iv = (Vt/Vt) – (Vg/Vt 
 Medições 1ª determinação 2ª determinação 
Volume do caixote V (l) 
Massa do caixote cheio. P2 (kg) 
Massa do caixote vazio. P1 (kg) 
Massa de cimento P2-P1 (kg) 
Massa unitária do cimento. (d)(kg/l) 
Média 
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1.1.3 Finura do Cimento 
 
1.1.3.1 Peneiramento NBR 9202 
 
Para execução deste ensaio, usa-se a peneira de malhas quadradas de 0,075mm 
de lado, também chamada peneira 200. Usa-se uma amostra de 50g de cimento. 
 
Coloca-se o cimento (50g) sobre a peneira (200) já munida de tampa e fundo e 
procede-se o peneiramento de acordo com a norma. 
Ao fim do peneiramento, calcula-se o índice de finura (IF). 
 
 IF = massa do resíduo na peneira 200 x 100 
 Massa da amostra 
 
De acordo com a norma, o índice de finura ou resíduo na peneira ABNT 0,075mm 
(200) deverá ser: 
 
 Cimento classe CPII-E-32------------------------------------- máximo 12% 
 Cimento classe CPII-E-40------------------------------------- máximo 10% 
 
 
CIMENTO: ____________ 
 
Tabela III: Determinação da finura do cimento (peneira 0,075mm ou peneira 200) 
 
Medições 
Cimento 
classe 
Massa da 
amostra (g) 
Massa de cim. 
retida na 
peneira 200 (g) 
Índice de 
Finura 
IF (%) 
Média 
1ª determinação 
 2ª determinação 
 
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1.1.3.2 Superfície Específica do Cimento NBR 7224 
 
Este método tem por objetivo fixar como deve ser feita a determinação da finura do 
cimento em termos de superfície específica em cm²/g através do permeabílimetro de 
Blaine. Consiste em se fazer passar uma certa quantidade de ar através de uma camada 
de cimento de porosidade conhecida (e = 0,50). 
 
O cimento a ser ensaiado é colocado na cápsula sobre um disco perfurado e 
recoberto com um papel filtro. Um êmbolo que se adapta à cápsula, limita o volume Vt. A 
quantidade “m” de cimento é adensada ao volume “Vt” e recoberto com um segundo papel 
filtro. O líquido manométrico está no traço 4, aspira-se o ar por meio de uma pêra até o 
líquido atingir o traço 1, fecha-se a torneira, que liga à pêra com o aparelho, quando o 
menisco do líquido atingir o 2º traço mede-se o tempo até que chegue ao 3º traço. 
 
De acordo com a norma a superfície específica pode ser: 
 Cimento classe CPII-E-32 ---------------------------------- mínimo 2600 cm²/g. 
 Cimento classe CPII-E-40 ---------------------------------- mínimo 2800 cm²/g. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
* Os valores de “k1 a k6” acima, é de um aparelho de Blaine específico, não usar como 
referência. Cada aparelho ao ser calibrado, determina-se os valores de K´s.m = (1 – e ) *  * Vt. 
e = porosidade da camada de cimento. 
 = viscosidade do ar na temperatura do ensaio. 
 = massa específica do cimento. 
Vt = volume da cápsula. 
T = tempo gasto para o líquido ir do traço 2 ao traço 3. 
k1 = 557,28* 
k2 = 16,19* 
k3 = 802,01* 
k4 = 10,84* 
k5 = 2125,32* 
k6 = 34,25* 
 
e = Vv / Vt  Vv = e * Vt 
 = m / Vg  m =  * Vg 
Vg = Vt - Vv 
m =  * (Vt – Vv) 
m =  * Vt -  * Vv 
m =  * Vt -  * e * Vt 
  * Vt *(1 – e) 
 
ΤKS *11 
 
S2 = (k2 * 
Τ
) / 

 
S3 = (k3 * 
 e³
 * 
Τ
)/ (1 – e) 
S4 = (k4 * 
 e³
 * 
Τ
) / ( *(1 – e)) 
S5 = (k5 * 
 e³
 * 
Τ
) / ( * (1 – e)) 
S6 = (k6 * 
 e³
 * 
Τ
) / ( * (1 – e)* 

 ) 
Vcam = 1,899cm³ 
S= Superfície Específica da Amostra 
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O valor de , é retirado da tabela abaixo 
Tabela IV: Valor de poises 
ºC  do mercurio V. ar (Poises) raiz  (poises) 
18 13,55 0,0001798 0,01341 
20 13,55 0,0001808 0,01345 
22 13,54 0,0001818 0,01348 
24 13,54 0,0001828 0,01352 
26 13,53 0,0001837 0,01355 
28 13,53 0,0001847 0,01359 
 
 
Equipamentos e materiais para ensaio: 
 
Aparelho de Blaine,Tubo de Permeabilidade, Êmbulo; Papel filtro; Cimento, Funil de vidro; 
Recipiente para pesagem do cimento, balança de precisão de 0,01g. 
 
 
FIGURA 2: APARELHO DE PERMEABILIMETRO DE BLAINE 
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1.1.4 Tempo de Pega do Cimento 
 
Para a determinação dos tempos de inicio e fim de pega do cimento usa-se o aparelho 
de Vicat. Constituído de sonda de Tatmajer e agulha de Vicat. 
 
1ª FASE: Determinação da Consistência 
 
Fabrica-se uma pasta com uma quantidade de água conhecida, enche-se o molde. 
Logo após faz-se descer livremente sobre o molde a sonda de Tatmajer, sem velocidade 
inicial. A pasta é dita de consistência normal, quando a sonda parar a 6+ - 1 mm do fundo 
do molde. 
 
2ª FASE: Determinação dos Tempos de Início e Fim de Pega. 
 
Início de pega: É o tempo decorrido desde o instante do lançamento da água sobre 
o cimento, até o instante em que a agulha de Vicat, parar a 1mm do fundo do molde. (esse 
tempo não pode ser inferior a 1(uma) hora). 
 
Fim de pega: É tempo decorrido desde o instante do lançamento da água sobre o 
cimento, até o instante em que a agulha de Vicat pare a 38mm do fundo do molde. 
 
 
 
 
 
FIGURA 3: INÍCIO E FIM DE PEGA 
 
Quantidade de água necessária para obter-se uma pasta de consistência normal___ 
__ (ml). Ou ___ __(%) da massa de cimento_______(g). 
 
1- Início de pega __________ horas __________ minutos 
 
2- Fim de pega __________ horas __________ minutos 
Tempo de fim 
de pega 
Tempo de início 
de pega Endurecimento 
T2 T1 To 
Tempo 
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EXPANSIBILIDADE DO CIMENTO NBR 11582 
 
Para determinar a expansibilidade do cimento utiliza-se a agulha deLe Chatelier. (10 
agulhas). 
 
Faz-se uma pasta de cimento com consistência normal para encher os corpos de prova. 
 
A forma é colocada sobre uma placa de vidro e é cheia cuidadosamente com a pasta e 
logo após, recoberta com outra placa de vidro. 
 
Após a moldagem, o conjunto é colocado em uma bandeja com água a 23ºC ± 2ºC, de 
modo que cubra totalmente os corpos de prova. 
 
Após 12 horas, o ensaio é procedido de duas maneiras: 
 
 1ª)Expansibilidade a frio: 
 
A metade das agulhas é conservada na condição citada anteriormente, durante 7 dias. 
 
Leitura inicial -É feita logo após a moldagem dos corpos de prova (leitura da abertura da 
agulha); 
Leitura final – É feita após 7 (sete) dias consecutivos das agulhas imersas em água fria 
(leitura da abertura da agulha). 
 
Essas leituras são feitas em (mm) e sua diferença não poderá ser superior a 5mm. 
 
 2ª) Expansibilidade a quente: 
 
A outra metade das agulhas é imersa em água em ebulição por um tempo de 3 (três) 
horas consecutivas. 
 
 Efetua-se assim a 1ª leitura parcial final, e conserva-se o conjunto ainda na água em 
ebulição por mais 2 (duas) horas e faz-se a 2ª leitura parcial final. 
 
Se a 1ª leitura parcial final for igual a 2ª leitura parcial final, o ensaio está terminado e 
esta fica sendo a leitura final definitiva. 
 
 Caso isto não ocorra, deixa-se o conjunto na água em ebulição por mais duas horas e faz-
se outra leitura, esta operação continua até haver duas leituras iguais. 
 
A leitura inicial é feita antes dos corpos de prova serem imersos na água em ebulição e a 
diferença (Lfinal – Linicial) não pode ser superior a 5mm. 
 
 
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DETERMINAÇÃO DA EXPANSIBILIDADE: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ensaio 
 Expansibilidade a frio Expansibilidade a quente 
L inicial 
 (mm) 
L final 
 (mm) 
Diferença 
 (mm) 
L inicial 
 (mm) 
L final 
 (mm) 
 Diferença 
 (mm) 
 1 
 2 
 3 
 4 
 5 
 6 
 Média 
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1.1.5 Preparo de Argamassa Normal e Moldagem de Corpos de Prova 
NBR 7215 P/ Moldagem dos CP’s. 
 
1.1.5.1 Quantidade de materiais 
 
Tabela V: Materiais para moldagem de corpos de prova 
 
Material 
Massa em p/ mistura (g) 
Manual Mecânico 
Cimento 312 0,2 624 0,4 
Água 150 0,1 300 0,2 
*Areia Normal 
- - 
Mat. retido 
entre as 
peneiras 
% em massa 
Fração Grossa 234 0,2 468 0,3 2,4 e 1,2 25 
Fração Méd. Fina 234 0,2 468 0,3 1,2 e 0,6 25 
Fração Méd. Fina 234 0,2 468 0,3 0,6 e 0,3 25 
Fração Fina 234 0,2 468 0,3 0,3 e 0,15 25 
 
**Traço em massa 1:3 constante - Água/Cimento = 0,48 constante 
 
Tabela VI: Resistência Mínima (Mpa) 
 
 Classe 3 dias 7 dias 28 dias 
 CPII-E-32 10 20 32 
 CPII-E-40 15 25 40 
 
* Areia Normal - Produzida e fornecida pelo IPT (Instituto de Pesquisa 
Tecnológica) de São Paulo. E deve satisfazer a NBR 7214. 
 
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1.1.5.2 Procedimento para mistura mecânica 
 
Coloca-se toda quantidade de água na cuba e ajuntar o cimento, fazer a mistura na 
velocidade baixa durante 30s. Sem paralisa a operação da mistura, inicia-se a colocação 
da areia (quatro frações previamente misturada), toda essa areia deve ser colocada 
gradativamente durante 30s. Após o termino da colocação da areia, muda-se para a 
velocidade alta, misturando os materiais nesta velocidade durante 30s. 
 
Após esse tempo, desliga-se o misturador durante 1min.e30s. nos primeiros 15s, 
retira-se com auxílio de uma espátula, a argamassa que aderiu às paredes da cuba e à pá, 
colocando-a no interior da cuba, o restante do tempo a argamassa em repouso. Após esse 
tempo liga-se o misturador na velocidade alta durante 1min. Em seguida, molda-se os 
corpos de prova o mais rápido possível. 
 
1.1.5.3 Procedimento para mistura manual 
 
A quantidade de materiais secos a misturar de cada vez é de 1248g, isto é, 312g de 
cimento e 936g de areia normal (traço 1:3). 
 
A quantidade de água a ser empregada é fixa e igual a 150g deve ser tal que 
empreste à argamassa a consistência normal. 
 
Modo de juntar a água – dispõem-se a mistura de cimento e areia em forma de 
coroa, e lança-se de uma vez à água necessária no interior da cratera assim formada. Em 
seguida com a espátula, deita-se sobre o líquido o material circunstante, devendo essa 
operação durar 1 minuto. 
Com o auxílio da espátula, a mistura é amassada energicamente durante 5 minutos. 
 
Na Norma MB-1/78 é indicada a mistura mecânica. 
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1.1.5.4 Ruptura CP’s de Argamassa 
 
3 dias – data da moldagem: / / 
data da ruptura: / / 
 
Tabela VII: controle de resistência do cimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 dias – data da moldagem: / / 
 data da ruptura: / / 
 
 
 
Tabela VIII: controle de resistência do cimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 kgf/cm
2 
≈ 1 MPa 
CP 
Nº 
Diâmetro 
Médio (cm) 
Secção 
(cm²) 
Carga de 
Ruptura (kgf) 
Tensão de ruptura (fc) 
(kgf/cm²) (MPa) 
 1 
 2 
 3 
 4 
Média 
CP 
Nº 
Diâmetro 
Médio (cm) 
Secção 
(cm²) 
Carga de 
Ruptura (kgf) 
Tensão de ruptura (fc) 
(kgf/cm²) (MPa) 
 1 
 2 
 3 
 4 
Média 
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28 dias – data da moldagem: / / 
 data da ruptura: / / 
 
Tabela IX: controle de resistência do cimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desvio Máximo Relativo (DMR) 
 
DMR = I fc(media) -fc | x100 
 fc(media) 
 
O DMR deverá ser calculado para cada idade separadamente 
 
Se o DMR calculado for menor que 8%, deve-se comparar os valores de 
resistência com ao especificados na norma para cada idade. 
 
Se o DMR calculado for maior que 8%, deve-se refazer o ensaio para 
essa idade. 
 
Tabela X: Resistência Mínima do Cimento 
Cimento 
classe 
3 dias 7 dias 28 dias 
CPII - E –25 8 15 25 
CPII - E –32 10 20 32 
CPII - E –40 15 25 40 
 
CP 
Nº 
Diâmetro 
Médio (cm) 
Secção 
(cm²) 
Carga de 
Ruptura (kgf) 
Tensão de ruptura (fc) 
(kgf/cm²) (MPa) 
 1 
 2 
 3 
 4 
Média 
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1.2 CAL VIRGEM E CAL HIDRATADA 
 
1.2.1 ENSAIOS COM CAL 
 
Extinção 
Num pequeno tacho, coloca-se dois ou três fragmentos de cal virgem mais ou 
menos do tamanho de um punho fechado, adiciona-se água até umedecer totalmente a 
cal, observando-se o tempo da reação iniciar. 
 
CLASSIFICAÇÃO DA CAL QUANTO A RAPIDEZ DE EXTINÇÃO 
 
Cal de extinção rápida: Ë aquela que em menos de 5min. em contato com a 
água hidrata-se. Para extinguir este tipo de cal, deve-se observar os cuidados abaixo. 
a) Adicionar sempre cal a água, nunca água a cal. 
b) A água deve ser inicialmente suficiente para cobrir toda a cal 
c) Se durante a extinção desprender vapor, deve-se revolver inteiramente e 
rapidamente a massa de cal, adicionando-lhe água até cassar o 
desprendimento de vapor. 
 
Cal de extinção média: É aquela que reage com a água de 5 a 30 min. Para 
se extinguir este tipo de cal, adiciona-se água à cal, até a mesma fique meio submersa. 
Mexer ocasionalmente, se ocorrer desprendimento de vapor. Nesta cal deve-se adicionar 
água à cal aos poucos, tomando cuidado para não colocar água além do necessário, pois 
do contrário esta cal resulta fria e seca. 
 
Cal de extinção lenta: É aquela cujo tempo de reação com a água é superior a 
30min. Para este tipo de cal, adiciona-se água à cal, umedecendo-a completamente. 
Deixar o material em uma caixa até que a reação inicie, após o que deve-se adicionar 
água vagarosamente. Se ocorrer vaporização, não se deve mexer a massa de cal sem 
antes a extinção não estiver terminada. 
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Finura da Cal 
Usa-se para este ensaio 100g de cal hidratada que será peneirada com auxílio de 
um jato moderado de água durante no máximo 30s através das peneiras de abertura 
0,6mm e 0,075mm. 
 
%máxima retida na peneira 0,6mm------------------- 0,5% 
%máxima retida na peneira 0,075mm---------------- 15% 
 
Reações 
 
 900ºC 
 CaCO3 CaO + CO2 
 cal aérea 
 cal virgem 
 cal viva 
 CaO + H2O Ca(OH)2 + calor 
 cal hidratada 
 ou extinta 
 
Pipocamento 
 
Fabrica-se uma pasta de cal hidratada. 
 100g da cal hidratada a ser analisada 
 25g de gesso (para acelerar o endurecimento da pasta). 
Água suficiente para dar a plasticidade necessária para moldar o corpo de prova sobre 
uma placa de vidro. 
Molda-se uma camada de aproximadamente 3mm sobre a placa de vidro e deixa-se 24 
horas secando ao ar. 
Coloca-se a placa já endurecida, durante 5 horas sujeita a vapores de água em ebulição. 
Depois desse tempo verifica-se visualmente na superfície da amostra se apareceu alguma 
mancha amarelada, pipocamento, fissuramento ou bolhas. 
Se o acima mencionado não acorreu, a cal sobre o ponto de vista de pipocamento está 
aprovada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 AGREGADOS 
 
2.1 Massa específica “” NBR 9937 
 
2.1.1 Agregado miúdo 
 
A determinação é feita através do frasco de Chapman. 
 
Coloca-se 200cm³ de água no frasco, em seguida insere-se 500g de areia seca. 
Haverá uma diferença de volume medido no frasco, essa diferença nos fornece o 
volume dos grãos da areia. 
 
 
  = Massa dos grãos (g/cm³)   = 500 g (g/cm³) 
 Volume dos grãos (L-200 cm³) 
 
 
2.1.2 Agregado graúdo 
 
Tanto para brita como para a argila expandida, usa-se uma proveta graduada de 
2000 cm³. 
 
Coloca-se primeiro a água (suficiente para submergir os agregados) e em seguida 
o agregado, faz-se a leitura “L” e calcula-se “”pela formula acima. 
 
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 da areia 
 
Areia tipo __________________ 
 
Tabela XI: Massa específica da areia. 
Determinação 
 
Massa do 
agregado (g) 
Vol. da água 
(cm³) 
Leitura 
L (cm³) 
Vol. agregado 
Seco (cm³) 
 da Areia 
(g/cm³) 
 1 
 2 
Média 
 
 
 da brita 
 
Brita tipo _________ __________ 
 
Tabela XII: Massa específica da brita. 
Determinação 
 
Massa do 
agregado (g) 
Vol. da água 
(cm³) 
Leitura 
L (cm³) 
Vol. agregado 
Seco (cm³) 
 da Brita 
(g/cm³) 
 1 
 2 
Média 
 
 
 da argila expandida 
 
Argila Expandida _____________________ 
 
Tabela XIII: Massa específica da argila expandida. 
Determinação 
 
Massa do 
agregado (g) 
Vol. da água 
(cm³) 
Leitura 
L (cm³) 
Vol. agregado 
Seco (cm³) 
 da Arg. 
Expandida 
(g/cm³) 
 1 
 2 
Média 
 
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2.2 Massa unitária (d ) NBR 7251 
 
Usa-se um caixote de volume conhecido. 
 
O agregado é colocado no caixote de uma altura aproximada de 10cm sem 
compactar. O volume dos grãos mais o volume de vazios entre os grãos é igual ao volume 
do caixote que contém o agregado. 
 
A diferença de massa entre caixote cheio e caixote vazio nos fornece a massa do 
agregado contido no caixote. 
 
A relação entre massa de agregado/volume do caixote nos dá a massa unitária do 
agregado. 
 
Massa do caixote vazio---------P1 
Massa do caixote cheio---------P2 
Massa do agregado--------------P2 – P2 
 
d = (P2 – P1) / vol. do caixote (g/cm³) ou (kg/l) 
 
Tabela XIV: Determinação da massa unitária dos agregados. 
 
Medições 
Agregado Miúdo 
(AREIA) 
Agregado Graúdo 
(BRITA) 
Agregado Graúdo 
Argila Expandida 
Amostra1 Amostra2 Amostra1 Amostra2 Amostra1 Amostra2 
V ( l ) 
P1 kg) 
P2 (kg) 
P2–P1 (kg) 
D (kg/l) 
 média 
 
 
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d = massa unitária = massa /vol. do caixote (material seco) 
 
 = massa específica = massa /vol. dos grãos (material seco) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 4: BANDEJA COM AREIA 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 5: CAIXOTE DE 20 LITROS 
100 x 
γb
db
1brita da vazios%









100 x 
γa
da
1areia da vazios%









100 x 
γ
d
1 vaziosde %









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2.3 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DA AREIA 
 
Métodos: 
a) Secagem em estufa 
b) Frasco de Chapman 
c) Umidímetro (Speedy) 
d) Fogo 
e) Aquecimento (tacho) 
f) Queima (álcool) 
 
Definição: É a porcentagem de água contida em uma determinada quantidade de 
(areia ou qualquer material). 
 
 Mu = massa úmida 
 Ms = massa seca 
 Mu - Ms = Água na areia = “A” 
 
 Massa de água ou 
 Volume de água 
 
 
Frasco de Chapman 
 
Deve-se conhecer previamente o  da areia. 
Coloca-se no frasco de Chapman 200ml de água. 
Em seguida coloca-se 500g de areia úmida. 
Agita-se o frasco e deixa-o em repouso. 
Lê-se o nível (L) atingido pela mistura de areia úmida + água. 
 
100
 x UMs
A 
100x 
Ms
Ms)(Mu
U


Ms
A
U 
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1) EQUAÇÃO DE MASSAS  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) EQUAÇÃO DE VOLUMES 
 
 L = 200+Vol. de areia seca+Vol.de água 
 
 
 
 
 
 
Resolvendo-se o sistema (I) e (II), elimina-se Ms e acha-se a úmidade (U). 
 
100 x 
L700
500/ γ 200L
 
U


 
 
 
Vs
Ms
 γ 
γ
Ms
 Vs 
100
 x UMs
Ms 500 
águaMs500 
100
U)(1
Ms500


(I) 
100
 x UMs
γ
Ms
200L 
100
U)(1
 x 
γ
Ms
 200L


(II) 
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Frasco de Chapman 
 
 
Determinação 
Massa espec. 
de areia (g/cm³) 
Leitura (L) 
no frasco (cm³) 
 Massa de 
areia úmida (g) 
Umidade % 
 1 
 2 
média 
 
 
SECAGEM 
Estufa 
Determinação 
Massa de 
Areia úmida (g) 
Massa de 
Areia seca (g) 
Umidade % Média 
 1 
 2 
 
 
Aquecimento ao Fogo 
 
Determinação 
Massa de 
Areia úmida (g) 
Massa de 
Areia seca (g) 
Umidade % Média 
 1 
 2 
 
 
Queima ao Fogo 
 
Determinação 
Massa de 
Areia úmida (g) 
Massa de 
Areia seca (g) 
Umidade % Média 
 1 
 2 
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Umidímetro (SPEEDY) 
 
Frasco metálico com manômetro na sua parte superior. 
Coloca-se uma ampola de carbureto de cálcio (CaC2), algumas esferas deaço e a 
areia úmida em quantidade pré fixada pelo fabricante do aparelho. 
O frasco é fechado e agitado, com a agitação as esferas de aço quebram a ampola 
e o carbureto de cálcio reage com a água contida na areia, produzindo um gás que ativa o 
manômetro. 
 
 CaC2 + H2O ______________ C2H2 + CaO 
 
Com a pressão registrada no manômetro, entra-se numa tabela fornecida pelo 
fabricante, achando-se a úmidade. 
 
***OBS: Se o manômetro atingir, no inicio, o valor máximo da escala, abrir o aparelho e 
repetir o ensaio com metade do material. 
Se o manômetro indicar menos de 0,5 kg/cm² repetir o ensaio com o dobro do material. 
 
Umidímetro (Speedy) 
 
 
Determinação 
Massa de 
areia úmida 
Mu (g) 
Pressão 
manometrica 
(kg/cm²) 
Umidade 
 
%U 
 1 
 2 
 média 
 
 
 
 
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2.4 DETERMINAÇÃO DE CURVA DE INCHAMENTO DA AREIA 
 
Esse ensaio baseia-se na determinação das massas unitárias (d) de uma mesma areia, 
com diferentes umidades. 
 
2.4.1 Inchamento da areia 
 
Vi = Vu - Vs 
Vu = Volume úmido 
Vs = Volume seco 
 
2.4.2 Coeficiente de inchamento 
 
 Ci = Vu 
 Vs 
 
2.4.3 Porcentagem de inchamento 
 
Mas sabemos que: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
100 x 
Vs
VsVu
 100 x 
Vs
Vi
I %


Vu
Mu
du
Vs
Ms
ds


100
) U(100 Ms
Mu


100 x 
ds
Ms
dsdu
MsMu
I % 
- 
100 x 
ds
Ms
dsdu . 100
MsU)(100
 . Ms











 
- 
100 x 1
ds
Ms
du . 100
U)(100
 . Ms














100 x 1
100
U100
 . 
du
ds







 para um mesmo volume 
Mu
Ms
du
ds









 1
100
U100
 . 
Mu
Ms
 100 I %
 
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Para um volume constante, ( ex. 20 l ) temos: 
 
 
Fórmula para calcular a água na areia contida no caixote (L). 
 
 
 
 
 
Msds 
ds
Ms
20
Mudu 
du
Mu
20
du
Mu
ds
Ms

duMsdsMu .. 
Mu
Ms
du
ds

x100
Ms
MsMu
U


100 x Ms)(Mu 100Ms x U
Ms
MsMu
U 


Ms x 100Mu x 100 Ms x U 
Ms x 100 Ms x 100 Mu x 100 
 U) (100 Ms Mu x 100 
100
) U(100 Ms
Mu


U100
U*Mu
A


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Inchamento da areia 
U
m
id
a
d
e 
%
U
 Vol. do 
caixote 
V (l) 
Massa 
do 
caixote 
vazio 
M1 (kg) 
Massa 
do 
caixote 
cheio 
M2 (kg) 
Massa da 
areia 
Úmida 
(kg) 
Mu=(M2-M1) 
Ms 
 
(M2-
M1) 
 
P/U=0% 
 
Mo 
Mu 
 
100+U 
100 
Coef. 
de 
incham. 
(Ci) 
 
% de 
incham. 
 
I (%) 
Água na 
areia 
contida no 
caixote 
A (ℓ) 
0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*** Ms = massa de areia contida no caixote com 0% de umidade. 
Ms = Massa Seca 
T = tangente // eixo U% (t1) 
A = (t1) // OT 
B = Projeção de A na curva 2
)u Imáximo I (%
 médio I %
c

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2.5 Substâncias Nocivas nos Agregados 
 
2.5.1 Torrões de argila NBR 7211 
 
São grânulos de resistência e curabilidade inferiores, tanto nos agregados miúdos 
como nos graúdos. 
 
PROCEDIMENTO: 
 
Peneirar o material (depois de seco) através da serie normal de peneiras. 
 
Tabela XIX: Massa da amostra para ensaio de torrões de argila. 
 
Material retido 
entre as peneiras 
Massa mínima da amostra 
para o ensaio (kg) 
Peneiras para 
remoção dos resíduos. 
1,2 e 4,8 0,2 0,6 
4,8 e 19 1,0 2,4 
19 e 38 2,0 4,8 
38 e 76 3,0 4,8 
 
Cada parcela da amostra é estendida numa bandeja, e os grãos sofrem uma 
catação com os dedos, os grãos friáveis são considerados de argila. 
Depois de esmagar todos os torrões, seus resíduos são eliminados através das peneiras 
indicadas acima. 
 
A porcentagem dos torrões de argila é obtida entre a diferença de massa antes e 
depois relativamente a massa total da amostra. 
 
 
Torrões de argila máximo ------------- 1,5% 
 
Tabela XX: Determinação de torrões de argila. 
 
Determinação 
Massa 
inicial (g) 
Massa 
final (g) 
Massa do 
resíduos (g) 
Torrões de 
argila (%) 
Média 
1 200 
 
2 200 
2.5.2 Teor de materiais pulverulentos 
 
Constituído de partículas de argila (0,003mm) e silte (0,002 e 0,06mm) 
Massa mínima de material para realização do ensaio 
 
Tabela XXI: Massa mínima para amostra de ensaio para teor de materiais pulverulentos. 
 
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Diâmetro máximo 
do agregado 
Massa mínima da 
amostra p/ o ensaio (kg) 
4,8mm 1,0 
4,8 e 19mm 3,0 
> 19mm 5,0 
 
Coloca-se o material seco numa vasilha cobrindo-o com água agita-se 
vigorosamente o material e depois joga-se o material sobre as peneiras 1,2mm e 
0,075mm. 
 
Esse processo é continuo até a água ficar limpa. Seca-se o material até a 
constância de massa. 
 
Com a diferença de massa antes e depois, calcula-se a porcentagem de material 
pulverulento. 
 
 
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Agregado miúdo 
 
Usado em concreto sujeito a desgaste superficial--------- máx.---------- 3,0% 
 
Usado em concreto de aplicação geral ---------------------- max.---------- 5,0% 
 
Agregado graúdo------------------------------------------- máx. --------- 1,0% 
 
 
Tabela XXII: Determinação de teor de materiais pulverulentos. 
 
 
Material 
Massa 
Inicial (g) 
Massa 
Final (g) 
Massa de 
mat. pulverul. (g) 
% de mat. 
pulverul. 
 
Média 
Areia 1000 
 
Areia 1000 
Brita 3000 
 
Brita 3000 
 
 
 
 
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2.5.3 Impurezas orgânicas na areia 
 
São partículas de húmus que exercem ação prejudicial sobre a pega e 
endurecimento da pasta. 
 
Este ensaio é por avaliação colorímetrica. 
 
Usa-se umaamostra de 200g de areia seca e 100ml de solução de hidróxido de 
sódio. 
 
Solução a 3% 
Hidróxido de sódio ------------------------30g 
Água destilada ------------------------------970ml (solução “A”) 
 
Prepara-se uma solução de ácido tânico a 2% 
 
Ácido tânico --------------------------------2g 
Álcool a 95GL------------------------------10ml 
Água destilada------------------------------90ml (solução “B”) 
 
Prepara-se uma mistura de 3ml da solução “B” e 97ml da solução “A”. Prepara-se 
uma mistura de 100ml da solução “A” e 200g da areia seca (areia a ser analisada). Agita-
se as duas misturas e deixa-se em repouso por 24h em local escuro. Se a mistura com 
areia estiver mais escura que a mistura preparada com as soluções “A“ e “B”, então 
realmente foi constatada a presença de húmus na areia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7: Proveta de 250ml com hidróxido de sódio 
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2.6 Composição Granulométrica dos Agregados 
 
É a proporção relativa, expressa em porcentagem, dos tamanhos dos grãos que 
constituem os agregados. 
 
O peneiramento é feito através da serie normal de peneiras que possuem as 
seguintes aberturas de malhas: 0,15; 0,30; 0,6; 1,2; 2,4; 4,8; 9,5; 19; 38 e 76mm. 
 
A serie normal é uma PG de razão 2. (Ai = 0,15). 
Peneiras da serie intermediária: 6,3; 12,5; 25; 32; 50; 64 e 100mm. 
No ensaio de granulometria, define-se: 
 
2.6.1 Dimensão Máxima Característica (Diâmetro Máximo do agregado): 
 
É a abertura da peneira, em milímetro, em que fica acumulado uma 
porcentagem igual ou imediatamente abaixo de 5% . 
 
2.6.2 Modulo de Finura: 
 
É a soma das porcentagens acumuladas em tidas as peneiras da serie normal, 
dividida por cem (100). 
 
Tabela : Classificação da Areia 
Abertura das 
Peneiras 
Porcentagem, em peso, retida acumulada na peneira ABNT, para 
Zona 1 Muito 
Fina 
Zona 2 Fina Zona 3 Média Zona 4 Grossa 
9,5 0 0 0 0 
6,3 0 a 3 0 a 7 0 a 7 0 a 7 
4,8 0 a 5 (a) 0 a 10 0 a 11 0 a 12 
2,4 0 a 5 (a) 0 a 15 (a) 0 a 25 (a) 5(a) a 40 
1,2 0 a 10 (a) 0 a 25 (a) 10(a) a 45(a) 30(a) a 70 
0,6 0 a 20 21 a 40 41 a 65 66 a 85 
0,3 50 a 65 
(a)
 60 
(a) 
a 88 
(a)
 70
(a) 
a 92
(a)
 80
(a) 
a 95 
0,15 85 (b) a 100 90 (b) a 100 90 a 100 90(b) a 100 
 
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Areia tipo: _______________ 
 
Massa: _________________ (g) 
 
Tabela XXIII: Determinação Granulométrica da areia. 
 
Peneiras 
abertura (mm) 
Material 
Retido (g) 
% 
retida 
% 
acumulada 
(6,3) 
4,8 
2,4 
1,2 
0,6 
0,3 
0,15 
Resíduo 
Total 
 
 
Módulo de finura = 
 
Diâmetro máximo= 
 
 
 
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Brita tipo: _______________ 
 
Massa: _________________(kg) 
 
Tabela XXIV: Determinação granulométrica da brita. 
Peneiras 
Abertura (mm) 
Material 
Retida (g) 
% retida % acumulada 
(100) 
76 
(64) 
(50) 
38 
(32) 
(25) 
19 
(12,5) 
9,5 
(6,3) 
4,8 
2,4 
1,2 
0,6 
0,3 
0,15 
Resíduo 
total 
 
 
Módulo de finura = 
 
Diâmetro máximo=