Relatório - Agregados Miúdos

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
RIO GRANDE DO NORTE
CAMPUS NATAL CENTRAL
DIRETORIA ACADÊMICA DE CONSTRUÇÃO CIVIL
CURSO SUBSEQUENTE EM EDIFICAÇÕES
José Augusto Matias da Silva
AGREGADOS MIÚDOS
(Relatório referente à ensaios de caracterização de materiais da construção civil)
NATAL/ RN, MAIO DE 2017
DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
PROFESSOR: MAELSON MENDONCA DE SOUZA
AGREGADOS MIÚDOS
(Relatório referente à ensaios de caracterização de materiais da construção civil)
ALUNO: JOSÉ AUGUSTO MATIAS DA SILVA
MATRÍCULA: 20171010510041
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ............................................................................................	03
OBJETIVOS ............................................................................................... 	03
MATERIAL UTILIZADO ............................................................................. 	04
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ......................................................... 	06
Determinação da massa específica pelo frasco de Chapman .............	06
Determinação da massa unitária pelo método da caixa ...................... 	06
Determinação da composição granulométrica pelo uso das peneiras..	07
Determinação do inchamento de agregado miúdo .............................. 	07
RESULTADOS E CÁLCULOS ..................................................................	08
Determinação da massa específica pelo frasco de Chapman ............	08
Determinação da massa unitária pelo método da caixa ......................	08
Determinação da composição granulométrica pelo uso das peneiras..	09
Determinação do inchamento de agregado miúdo ..............................	11
DISCUSSÃO ..............................................................................................	14
CONCLUSÃO ............................................................................................	15
ANEXOS ....................................................................................................	16
REFERÊNCIAS .........................................................................................	18
INTRODUÇÃO
O homem vive em uma busca constante afim de reduzir gastos desnecessários, sendo importante a utilização de quantidades adequadas de material em concomitância com o tempo empregado na realização de tarefas e no desenvolvimento de atividades que envolvam a eficácia dos mecanismos e equipamentos utilizados. A humanidade em constante desenvolvimento precisa adequar-se ao espaço em que vive, sendo de fundamental importância a utilização correta dos insumos e os materiais disponíveis no ambiente.
O avanço na área de construção civil possibilitou o acesso por grande parte da população à moradias de qualidade, saneamento básico adequado, facilidades de construção e organização dos sistemas populacionais da atualidade. Nesse contexto, temos a utilização dos agregados, que são materiais inertes, granulosos, naturais ou artificiais que podem ser encontrados em diferentes formatos e tamanhos. São importantes em uma obra para a redução de custos, o aumento da resistência a abrasão e o aumento do volume na produção do material de aderência na construção.
Testes foram feitos para obter-se quantidades adequadas dos agregados e realizar sua caracterização afim de encontrar as condições básicas necessárias ao melhor aproveitamento do material, levando-se em consideração o tempo e os custos empregados numa obra. Através destes ensaios laboratoriais e do desenvolvimento da pesquisa científica a construção civil consegue dar um salto para o progresso, consolidando-se no avanço de novas técnicas e tecnologias.
OBJETIVOS
Verificar conceitos fundamentados em sala de aula através da realização de ensaios laboratoriais, com embasamento na caracterização de agregados;
Realizar caracterização dos agregados miúdos quanto a massa unitária, a massa específica aparente ou massa unitária, a granulometria dos grãos e o inchamento do material amostrado;
Verificar o emprego das normas da ABNT em procedimentos técnicos específicos quanto aos testes operacionais em materiais de construção.
MATERIAL UTILIZADO
Balança eletrônica de alta precisão
Objeto de medição responsável por indicar com precisão a massa das substâncias trabalhadas. Em nosso experimento foi utilizada em vários dos ensaios realizados.
Frasco de Chapman
Frasco em vidro [Figura 1] contendo dois bulbos em formato esférico com um cilindro no topo ligando-as até a boca de introdução de líquidos e substâncias. Possui graduação no gargalo indicando o volume utilizado na realização dos ensaios. 
Régua metálica
Objeto comprido metálico que auxilia no nivelamento das camadas superficiais do material agregado utilizado.
Funil
Funil feito em vidro utilizado para transferência de substâncias. Utilizou-se em nosso experimento para transferência dos materiais utilizados.
Pá
Objeto metálico utilizado para separação de pequenas quantidades de material a serem utilizado nos ensaios propostos.
Estufa
Equipamento grande utilizado na secagem das amostras utilizadas no procedimento experimental. Fator fundamental para o experimento em função da eliminação de resquícios aquosos dos agregados utilizados.
Caixa metálica
Caixa em formato cúbico produzida em material metálico utilizada em experimento para determinação de massa unitária de agregados em estado solto. Em nossos experimentos utilizou-se de uma caixa com massa de 2648 gramas e volume total encontrado medindo-se suas dimensões igual a 4913 cm³.
Peneiras
Instrumentos com diferentes aberturas em sua malha destinados a efetuar o peneiramento da amostra utilizada. Em nosso experimento utilizamos a Série Normal ABNT de peneiras [Imagem 4] que foram previamente limpas e encontravam-se encaixadas umas sobre as outras, formando uma torres, com abertura de malha em ordem crescente da base para o topo de acordo com a Tabela 01.
Tabela 01 – Malha das peneiras em conformidade com a Série Normal da ABNT
	MALHA DAS PENEIRAS
	Peneira
	Abertura (mm)
	Nº 4
	4,75
	Nº 8
	2,4
	Nº 16
	1,2
	Nº 30
	0,6
	Nº 50
	0,3
	Nº 100
	0,15
	Fundo
	Ø > 0,15
Juntamente às peneiras utilizou-se de uma tampa e um fundo pertencentes ao conjunto, sendo acessório para evitar o derramamento e a captação do material, respectivamente.
Escova de Nylon
Escova em tamanho médio com cerdas produzidas em Nylon. Utilizada para limpeza das malhas no fundo das peneiras, deve ser utilizada com cuidado para não danificar os objetos utilizados.
Água
Segunda as normas da ABNT, utiliza-se a água (H2O) em várias etapas do desenvolvimento experimental proposto.
Agregado miúdo
Nos experimentos realizados utilizou-se a areia previamente lavada e seca como agregado miúdo. Segundo a norma, os agregados miúdos são aqueles em que os grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de 150 µm. (NBR 7211)
Encerado de lona
Local de trabalho liso utilizado para espalhar a amostra que será usada no ensaio. Em nosso experimento foi utilizada a bancada do laboratório coberta com uma lona na qual destinou-se o material do ensaio.
Capsulas de alumínio
Capsulas pequenas produzidas em alumínio utilizadas para separação de pequenas quantidades de amostra na realização do ensaio de determinação do inchamento de agregado, afim de identificar o teor de umidade presente na areia. 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Determinação da massa específica pelo frasco de Chapman
Inicialmente secou-se a amostra de agregado miúdo (areia) em estufa à cerca de 100º C, retirou-se da amostra o correspondente a 500 gramas do material para realização do ensaio. Encheu-se o frasco de Chapman com 200 ml de água a temperatura ambiente. Com a ajuda do funil preencheu-se o recipiente com a quantidade da areia pesada, tendo cuidado para queo material não grudasse nas paredes do frasco. [Figura 2] Ao despejar cerca de metade do material agitou-se o frasco com movimentos circulares afim de retirar possíveis bolhas de ar que tenham decido juntas a areia durante o derramamento. Derramou-se o restante do material no interior do frasco e fez-se a leitura do nível da água. A norma da NBR 9776 indica que todo o procedimento seja feito uma segunda vez, comparando-se os resultados e observando-se uma divergência nos resultados de no máximo 0,05 g/cm³.
Determinação da massa unitária pelo método da caixa
Secou-se a amostra da areia em estufa à cerca de 100º C durante um período equivalente a 24 horas, retirou-se quantidade suficiente da amostra para utilização no ensaio proposto. Com o auxílio da pá, despejou-se de forma gradual a amostra no centro da caixa de modo a não ocorrer o adensamento da mesma. O material foi despejado até que transbordasse a extremidade da caixa de forma que o derramamento não excedesse o correspondente a 50 mm da altura máxima de sua borda. Em seguida nivelou-se a camada superficial da amostra com o auxílio da régua até que sua superfície rasasse com a borda superior na altura da caixa. Levou-a para a balança de precisão [Imagem 3] onde obteve-se o valor da massa de areia com a caixa e anotou-se os valores de massa encontrados.
Determinação da composição granulométrica pelo uso das peneiras
Previamente colocou-se a amostra em estufa à 100º C durante cerca de 24 horas, retirou-se cerca de 1000 g para utilização no ensaio proposto. Colocou-se a amostra sobre a peneira Nº 4 com o fundo na sua parte inferior, tampou-o e manualmente agitou-se o conjunto continuamente por um período de tempo entre 3 e 5 minutos, observando-se sempre os movimentos circulares e laterais no plano horizontal e inclinado. Retirou-se a peneira, limpou-se seu fundo e pesou o conteúdo que ficou retido em seu interior, anotou-se os dados. Repetiu-se o procedimento nas peneiras subsequentes ao conjunto, da malha de maior abertura até chegar a peneira com malha de menor abertura, obtendo-se o conteúdo de amostra no fundo do conjunto.
Determinação do inchamento de agregado miúdo
Inicialmente secou-se a amostra em estufa a cerca de 100º C durante 24 horas, espalhou-se a mesma por cima do encerado de lona homogeneizando de forma suave e evitando o adensamento. Adicionou-se quantidades sucessivas de água conforme a Tabela 02, de modo a obter os teores de umidades mencionados. Com as mãos homogeneizou-se a mistura a cada adição do líquido, evitando-se a perca do agregado miúdo utilizado, retirou-se parte da amostra para enchimento da caixa metálica, rasando-se a camada superficial do material com a ajuda da régua metálica e pesando-a na balança de precisão. Anotou-se os valores encontrados, determinando também os valores de massa unitária de cada amostra conforme o ensaio realizado anteriormente. Repetiu-se o procedimento acrescentando as quantidades de água indicadas na Tabela 02. Por fim, anotou-se os resultados.
Tabela 02 – Massas de água adicionadas à amostra
	Teor de umidade
	0,5%
	1,0%
	2,0%
	3,0%
	4,0%
	5,0%
	7,0%
	9,0%
	12,0%
	Água adicionada
	50 g
	50 g
	100 g
	100 g
	100 g
	100 g
	200 g
	200 g
	300 g
A cada adição da quantidade de água correspondente retirou-se ainda uma porção pequena para preenchimento de uma capsula metálica, posteriormente sendo colocadas na estufa, devidamente identificadas e realizando em sequência a determinação de suas massas secas.
RESULTADOS E CÁLCULOS
Determinação da massa específica pelo frasco de Chapman
Com o auxílio da balança de precisão obteve-se o valor de massa indicado para o ensaio proposto. A volumetria do frasco encontra-se graduada no gargalo do mesmo, indicando a quantidade de água que deve ser inserida. Todo o ensaio foi feito de acordo com as normas da ABNT.
Tabela 03 – Dados iniciais referentes ao primeiro ensaio
	DADOS INICIAIS
	Massa do material (g) 
	500,00
	Volume inicial no recipiente (cm³)
	200,00
	Volume final no recipiente (cm³)
	389,50
Através dos dados da Tabela 02 e pelo experimento proposto foram encontrados os seguintes resultados aplicando-se a fórmula proposta pela norma da ABNT:
Onde:
 corresponde ao valor de massa específica (g/cm³);
m corresponde ao valor de massa do agregado utilizado (g);
 corresponde a leitura final do frasco (cm³);
 corresponde a leitura do volume inicial no frasco (cm³).
Aplicando a fórmula de acordo com os dados obtidos através do ensaio realizado, chegamos aos seguintes resultados:
Percebemos então o valor encontrado referente ao valor de massa específica do agregado trabalhado como sendo igual a 2,63 g/cm³.
Determinação da massa unitária pelo método da caixa
Com a utilização da balança de precisão obtemos o valor das massas da caixa e da amostra de areia utilizada no ensaio. O volume total do recipiente foi encontrado fazendo-se a medição dos lados e altura da caixa. Os dados podem ser encontrados na Tabela 04.
Tabela 04 – Dados iniciais do ensaio de massa unitária
	DADOS INICIAIS
	Massa da caixa vazia (g)
	2.648,00
	Volume da caixa (cm³)
	4.913,00
	Massa da caixa + areia (g)
	10.391,00
	Massa da areia
	7.743,00
A partir dos dados obtidos podemos calcular o valor da massa do agregado miúdo levando-se em consideração os espaços vazios através da aplicação da fórmula proposta pela norma da ABNT/NM 45:
Onde:
 corresponde ao valor da massa unitária do agregado (g/cm³);
 corresponde ao valor da massa do recipiente mais o agregado (g);
 corresponde ao valor da massa do recipiente vazio (g);
 corresponde ao valor do volume real do recipiente vazio (cm³).
Ao aplicar a fórmula juntamente com os dados obtidos através do procedimento experimental chegamos aos seguintes resultados:
Sendo portanto o valor da massa unitária corresponde a 1,58 g/cm³.
Determinação da composição granulométrica pelo uso das peneiras
Ao se fazer o peneiramento em cada peneira da Série Normal da ABNT obtivemos quantidades relevantes de material retido através da pesagem dos grãos na balança de precisão. Os dados podem ser observados na Tabela 05.
Tabela 05 – Material retido nas peneiras da Série Normal
	TABELA DE ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
	Malha das peneiras
	MATERIAL RETIDO
	Abertura (mm)
	Peneira
	Massa (g)
	Massa (%)
	Acumulado (%)
	4,75
	Nº 4
	28,0
	2,8
	2,8
	2,4
	Nº 8
	62,0
	6,2
	9,0
	1,2
	Nº 16
	118,0
	11,8
	20,8
	0,6
	Nº 30
	213,0
	21,3
	42,1
	0,3
	Nº 50
	216,0
	21,6
	63,7
	0,15
	Nº 100
	262,0
	26,2
	89,9
	Ø > 0,15
	Fundo
	101,0
	10,1
	100
	TOTAL
	1.000,0
	100,0
	-
A partir da análise da composição granulométrica obtemos ainda os dados para formulação da tabela de material passante, no qual podem ser encontrados na Tabela 06.
Tabela 06 - Material passante nas peneiras da Série Normal
	TABELA DE ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
	Malha das peneiras
	MATERIAL PASSANTE
	Abertura (mm)
	Peneira
	Massa (g)
	Acumulado (%)
	4,75
	Nº 4
	972,0
	97,2
	2,4
	Nº 8
	910,0
	91,0
	1,2
	Nº 16
	792,0
	79,2
	0,6
	Nº 30
	579,0
	57,9
	0,3
	Nº 50
	363,0
	36,3
	0,15
	Nº 100
	101,0
	10,1
	Ø > 0,15
	Fundo
	0,0
	0,0
O cruzamento dos dados contidos na tabelas de análise granulométrica permitem o desenvolvimento do gráfico de curva granulométrica, conforme indicado através do Gráfico 01.
Gráfico 01 – Curvas granulométricas
Podemos observar pelas curvas os valores correspondentes a massa retida acumulada, a área de zona utilizável e área de zona ótima na qual o agregado miúdo pode se localizar.
É possível obter ainda o módulo de finura do agregado a partir dos cálculos referentes a seguinte equação:
Sendo:
 o módulo de finura do agregado miúdo;
 o somatório das massa retidas acumuladas em percentagem.
Ao aplicar os valores obtidos através do ensaio na formula encontramos o módulo de finura correspondente ao agregadomiúdo utilizado.
Sendo portanto o valor correspondente ao módulo de finura igual a 2,28.
Através da leitura dos dados da tabela, obtemos ainda o valor de Dimensão Máxima Característica (ou D.M.C) que indica, pela passagem do material nas peneiras, qual o diâmetro máximo de determinado agregado. Em nosso experimento localizamos o valor correspondente ao DMC no peneiramento realizado na peneira Nº 8. Logo:
DMC = 4,8 mm (9,0% retido na peneira Nº 8)
Determinação do inchamento de agregado miúdo
A partir do ensaio proposto e ao anotar-se os resultados obtidos conforme as quantidades de água adicionada à mistura, podemos desenhar o gráfico de inchamento do agregado miúdo. Para tanto, se faz necessário o cálculo da massa unitária seca do agregado miúdo ao retirá-lo da estufa, utilizando-se da fórmula proposta anteriormente utilizada e definida pela norma da ABNT/NM 45:
Portanto:
Sendo então a massa unitária do agregado miúdo seco igual a 1,597 g/cm³.
Posteriormente, é preciso encontrar o restante dos valores de massa unitária da amostragem trabalhada. Aplicando a fórmula aos dados encontrados com a pesagem do material nas diferentes etapas do procedimento, encontramos as massas unitárias com determinado teor de umidade no agregado graúdo explanados na Tabela 07.
Tabela 07 – Massas unitárias no agregado com determinado teor de umidade
	Teor de água
	Massa do recipiente + amostra (g)
	Volume do recipiente (cm³)
	Massa da amostra (g)
	Massa unitária solta
	0,0%
	10.492
	4.913
	7.848
	1,597
	0,5%
	9.787
	4.913
	7.143
	1,454
	1,0%
	9.276
	4.913
	6.632
	1,350
	2,0%
	8.692
	4.913
	6.048
	1,231
	3,0%
	8.457
	4.913
	5.813
	1,183
	4,0%
	8.446
	4.913
	5.802
	1,181
	5,0%
	8.440
	4.913
	5.796
	1,180
	7,0%
	8.494
	4.913
	5.850
	1,191
	9,0%
	8.665
	4.913
	6.021
	1,226
	12,0%
	8.866
	4.913
	6.222
	1,266
A partir da observação dos dados de massas unitárias utilizaremos os valores de coeficiente de inchamento (CI) do agregado em cada teor de umidade utilizado dada pela seguinte fórmula:
Onde:
 corresponde ao volume do agregado com determinado teor de umidade;
 corresponde ao volume do agregado seco (cm³);
 corresponde a massa unitária do agregado com um determinado teor de umidade (g/cm³);
 corresponde a massa unitária do agregado seco (g/cm³)
 corresponde ao teor de umidade do agregado (%).
Os coeficientes de inchamento encontrados no diferentes teores de umidade analisados podem ser encontrados na Tabela 08.
Tabela 08 – Coeficientes de inchamento (CI)
	Teor de umidade
	Coeficiente de inchamento (C.I)
	0,0%
	1,000
	0,5%
	1,104
	1,0%
	1,195
	2,0%
	1,324
	3,0%
	1,391
	4,0%
	1,407
	5,0%
	1,422
	7,0%
	1,435
	9,0%
	1,421
	12,0%
	1,413
A partir dos dados coletados juntamente com os cálculos aferidos é possível montar o gráfico de inchamento afim de determinar a umidade crítica do agregado e o coeficiente de inchamento máximo. O gráfico pode ser observado a seguir:
Gráfico 02 – Determinação de inchamento do agregado
C.I. Máximo
A partir da leitura do gráfico podemos encontrar o valor do coeficiente de inchamento máximo (CImáx) como sendo 1,435.
A observação do gráfico nos permite ainda identificar o valor da porcentagem de umidade crítica igual a 3,5%.
 O cálculo do valor de coeficiente de inchamento médio deve ser dado através da utilização da fórmula:
Onde:
 corresponde ao valor de coeficiente de inchamento máximo;
 corresponde ao valor de coeficiente de inchamento encontrado no ponto de umidade crítica;
Portanto:
Sendo o valor de coeficiente médio igual a 1,43.
DISCUSSÃO
O ensaio da massa específica de agregado miúdo por meio do frasco de Chapman consiste na determinação da relação existente entre a massa e o volume de cheios, ou seja, o volume de grãos do agregado excluindo-se os poros permeáveis e os vazios entre os grãos. A importância do ensaio se dar em identificar a quantidade de material orgânico presente e o valor real da massa da amostra. Não só isso, o ensaio permite analisar o melhor agregado que deve ser utilizado para uma determinada obra ou serviço.
A massa unitária de um material corresponde ao valor encontrado na relação entre sua massa e seu volume, considerando-se os espaços vazios entre os grãos, ou seja, é a forma como o agregado natural é encontrado comumente. Com o ensaio, observamos que os vazios do agregado miúdo podem aumentar de forma expressiva o volume do material utilizado na obra, acarretando gastos desnecessários. Além disso, a porosidade do agregado causa redução na resistência do concreto, o que é um problema na execução de obras.
Pelo ensaio de determinação da composição granulométrica é possível identificar os tamanhos dos diferentes grãos que compõem o agregado miúdo. A composição granulométrica é de importância fundamental por alterar as propriedades e características da argamassa e do concreto. A partir da leitura dos gráficos elaborados é possível identificar se determinada quantidade de agregado está dentro ou fora do parâmetros. Além disso, o ensaio permite observar em qual categoria se enquadra o tipo de agregado utilizado.
O ensaio de inchamento do agregado permite identificar a capacidade que o agregado possui em reter a água aumentando consideravelmente seu volume, chegando a um ponto em que a razão de volume úmido por volume seco se mantém constante, sendo desprezível. O ensaio é importante para a definição do volume e massa real do agregado, sendo de fundamental importância para determinação do coeficiente de inchamento máximo e o ponto de umidade crítica.
CONCLUSÃO
A areia é de grande importância para a construção civil, sendo utilizada em obras dos mais diversos fins como agregado na fabricação de materiais de construção. O tamanho de seus grãos tem importância nas características dos materiais que a utilizam como componente, principalmente por alterar fatores de resistência, durabilidade e porosidade das obras previstas. A necessidade da realização de ensaios técnicos se deve a manter uma padronização e qualidade no produto analisado. Conclui-se através dos testes realizados nos ensaios propostos que a amostra de areia utilizada encontrava-se dentro do parâmetros de qualidade exigidos e que a utilização da mesma é recomendável.
ANEXO – IMAGENS DA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS
Determinação da massa específica por meio do frasco de Chapman;
 Figura 1 - Frasco de Chapman. (Fonte: Autor)
 
 Figura 2 - Ensaio de massa específica. (Fonte: Autor)
Determinação da massa unitária pelo método da caixa;
Figura 3 – Areia sendo pesada dentro da caixa. (Fonte: Autor)
Determinação da composição granulométrica;
Figura 4 - Peneiras da série normal ABNT. (Fonte: Autor)
REFERÊNCIAS
BAZZO, W.A.; PEREIRA, L.T.V. Introdução à engenharia. 1a. ed. Florianópolis: Ed. da UFSC, 2007;
<http://www.quimis.com.br/equipamentos-laboratorio/estufa-laboratorio> Estufa de laboratório (Acesso em 29 de Abril de 2017).
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAI_QAH/ensaio-determinacao-massa-especifica-dos-agregado-materiais-construcao-civil>
Materiais de construção (Acesso em 27 de Abril de 2017);
<http://academico.riogrande.ifrs.edu.br/~fabio.magalhaes/mat_construcao_arquivos/Apostilas/mcc.pdf>
MCC’s – Especificações e ensaios (Acesso em 20 de Abril de 2017);
<http://www.academia.edu/12739482/Massa_especifica_do_agregado_miudo_-_areia>
Massa específica (Acesso em 01 de Maio de 2017);
<https://docente.ifrn.edu.br/marcosanjos/disciplinas/materiais-de-construcao-civil-1/aula-2-granulometria>
Granulometria (Acesso em 30 de Abril de 2017);
<http://www.quimis.com.br/equipamentos-laboratorio/estufa-laboratorio> Estufa de laboratório (Acesso em 29 de Abril de 2017).