relatório Teste de corpo de prova

Prévia do material em texto

Campus Nova Friburgo – RJ
Ensaio de compressão em concreto.
Experimento n° 4
Turma: 2ª feira - 1°/2º tempo
Grupo:
Alan Duarte Marqui – 201609111231
Douglas da Cruz silva - 201802296654
Enoque Cardoso Pinheiro – 201808064224
José Carlos Freixo Junior – 201602837791
18 de novembro de 2019
RESUMO
Os concretos são avaliados em função de sua trabalhabilidade, teor de ar incorporado, módulo de elasticidade e resistência à compressão. Esta resistência é determinada através de ensaios de compressão de corpos-de-prova moldados para essa finalidade. Entretanto, esse ensaio apresenta grande dispersão de resultados. Isto pode estar relacionado a variáveis inerentes à geometria, dimensões, umidade e adensamento do corpo-de-prova, como também, a planicidade e paralelismo das bases. Variáveis relacionadas à execução do ensaio, como a velocidade de aplicação do carregamento, também podem contribuir para essa dispersão. Na literatura existem diferentes estudos sobre a influência da geometria e dimensões do corpo-de-prova, mas pouco se tem estudado sobre a velocidade de aplicação do carregamento e condições de umidade dos corpos-de-prova. O presente trabalho avaliou as influências da aplicação do carregamento, do tipo de regularização das bases, adensamento e umidade dos corpos-de-prova, e os resultados apresentaram que as variáveis influenciam os resultados.
INTRODUÇÃO 
O concreto é um material de reconhecido valor construtivo cujo processo de fabricação se materializa de forma bastante acessível se comparado com os de outros materiais. Entretanto, mesmo sujeito a esta condição, não está livre de interferências capazes de afetar a sua qualidade e a das estruturas onde foi aplicado. O processo de produção de uma obra em concreto está sujeito a eventos de diversas naturezas. Assim, para garantir que as obras em concreto tenham satisfeitas as imposições de qualidade definidas em seu projeto estrutural, são necessários ensaios para verificar o estado de conformidade de seus elementos constituintes e também de suas propriedades. Em verdade, a vida útil de uma obra de Engenharia tem fortes ligações com a qualidade dos materiais nela empregados e com as técnicas utilizadas em sua construção. Neste sentido, a função do controle tecnológico do concreto é avaliar a qualidade das estruturas e de seus materiais. Entretanto, há que se considerar uma condição: Não é possível garantir a qualidade de uma obra em concreto apenas com a aplicação dos ensaios de seu controle tecnológico. Os ensaios precisam ser consistentes e ser confiáveis. Segundo Garvin (2002) a confiabilidade é uma das oito dimensões da abordagem da qualidade devendo ser tratada de forma criteriosa e continua. Assim, seja por preceitos de estabilidade, durabilidade ou economia, o que se espera de seus resultados, é que suas avaliações sejam capazes de determinar os parâmetros investigados de forma efetiva. Por sua aplicação devem ser retratadas as reais condições do material analisado para que com suas constatações sejam possíveis, tomadas de decisão. E isto envolve o ensaio de compressão do concreto, cujo desenvolvimento permite avaliar o comportamento deste material sob a ação de um estado de tensões.
FATORES DA QUALIDADE DO CONCRETO
 Mehta e Monteiro (1994) afirmam que as propriedades mecânicas do concreto endurecido têm uma relação intrínseca com as características físicas e químicas dos materiais a ele incorporados e com as suas quantidades. Araújo et.al. (2000) indicam ser indispensável manipular corretamente a mistura de agregados e pasta de cimento para que se consiga um conjunto monolítico e resistente capaz de garantir a qualidade de uma obra em concreto. Agulló et.al. (1999) estabelecem que a ordem de incorporação dos materiais na mistura do concreto pode influenciar a fluidez e trabalhabilidade do concreto de forma significativa. Tattersall (1991) observa que o grau de uniformidade de uma massa de concreto depende do tipo de misturador utilizado. Assim, é valido o conceito que a qualidade de uma obra em concreto, esteja relacionada com a dosagem eficiente de seu material e com os processos de sua fabricação cujas influências envolvem a alteração de sua capacidade resistente, propriedade indispensável para o seu desempenho e durabilidade. Neste sentido, toda ação envolvendo a obtenção de “qualidade” dos elementos que compõem o projeto de uma estrutura em concreto deve considerar o que dispõem os mecanismos de normalização do produto. Pela ABNT NBR 6118:2007 são normatizados os parâmetros pertinentes ao desenvolvimento de sua capacidade resistente, de seu desempenho em serviço e de sua durabilidade. De acordo com seus preceitos, a durabilidade de uma estrutura de concreto requer cooperação e esforços coordenados de todas as partes envolvidas nos processos de sua construção; devendo para isto considerar os itens da ABNT 12655:2006 que fixa as condições exigíveis para o preparo do concreto e do controle de seu recebimento, condições estas, fundamentais para a execução das estruturas deste material. 2.1 O Controle tecnológico do concreto No Quadro 1 estão relacionados os itens objeto das ações do controle tecnológico do concreto, cuja aplicação deve considerar as particularidades que envolvem seus processos de produção e das suas estruturas onde serão aplicados. Para cada item são necessários ensaios específicos. Para os seus materiais, os ensaios devem estabelecer uma análise precisa de suas propriedades. No estado endurecido, devem avaliar o grau de conformidade do material produzido em relação aos parâmetros de seu projeto definidor.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
2.1 CONCRETO
O concreto (português brasileiro) ou betão português europeu) é um material da construção civil composto por uma mistura de cimento Portland, gregado miúdo (areia), agregado graúdo (pedra) e água, além de outros materiais eventuais, os aditivos e as adições. 
2.2 MATERIAIS E CARACTERISTICAS
Conforme a ABCP (1995) os materiais influenciam de alguma forma no concreto, materiais de boa qualidade resultam concretos de boa resistência, ao passo que materiais de qualidade inferior produzem concretos de menor resistência. 
Para confecção de um concreto necessita-se de basicamente dos seguintes materiais: 
Cimento 
O cimento pode ser definido como um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob a ação de água. Na forma de concreto, torna-se uma pedra artificial, que pode ganhar formas e volumes, de acordo com as necessidades de cada obra. Graças a essas características, o concreto é o segundo material mais consumido pela humanidade, superado apenas pela água (ABCP, 1995). 
A resistência mecânica do cimento depende do grau de adensamento e da coesão dos materiais, mas principalmente da composição química que têm notável influência sobre a velocidade de hidratação do concreto e que é determinante na qualidade do composto produzido 
No caso do cimento quanto maior o consumo, maior é a plasticidade, a coesão, o calor de hidratação e a variação volumétrica e menor a segregação e a exsudação (ABCP, 1995).
Agregados 
Segundo Petrucci (1970), define-se agregado como o material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inerte de dimensões e propriedades adequadas para a engenharia. 
Segundo Scandiuzzi e Andriolo (1986) os agregados quando empregados em concreto devem possuir um grau de resistência, tenacidade e estabilidade, suficientes para resistir sem sensível degradação, a cargas estáticas e dinâmicas. 
As propriedades dos agregados são de extrema importância por apresentarem características físicas distintas, determinadas através dos ensaios específicos a seguir: 
Granulometria: Determinada como a proporção relativa (em porcentagem) dos diferentes tamanhos dos grãos que se constituem. Essa composição tem grande influência nas propriedades futuras do concreto. Para a determinação do dimensionamento dos grãos é feito um peneiramento no qual as peneiras seguem uma série de aberturapadrão de acordo com a NBR NM248:03. Nesse ensaio determina-se o diâmetro máximo do agregado (medido como a percentagem acumulada retida inferior ou igual a 5%). Outro índice importante é o módulo de finura determinado pela soma das percentagens retidas acumuladas e divididas por 100.
Massa Específica: Pode ser real (que é o volume excluindo os vazios entre grãos não permeáveis determinada através do picnômetro) ou frasco de Chapman. Já a massa aparente, que inclui os vazios contidos nos grãos, determinada pelo preenchimento de um recipiente de dimensões conhecidas deixando o agregado cair de uma altura aproximada de 10 a 12cm também conhecida como massa unitária.
Absorção: Realizada através do preenchimento total dos vazios determinando a massa, em seguida secando o material através de estufa ou outros métodos, determina-se a absorção em porcentagem.
Impurezas Orgânicas: São considerados materiais indesejáveis presentes nos agregados, que podem prejudicar seu desempenho sobre o tempo de pega e ou endurecimento. Por isso analisa-se misturando o agregado a uma solução de hidróxido de sódio e ácido tânico. Os resultados inferiores a 300ppm são aceitáveis, acima de 300ppm deverão ser refeitos de acordo com a NBR NM49:01.
Para agregados graúdos, os ensaios são os mesmos, porém alguns procedimentos se diferenciam. Os resultados dos ensaios mencionados acima constam anexos.
No agregado miúdo, quanto maior o consumo maior a quantidade de cimento e de água e maior plasticidade. Com relação ao agregado graúdo, quanto mais arredondado e liso maior a plasticidade, porém menor a aderência, quanto mais se lamelar maior a quantidade de cimento, areia e água e menor resistência e os rugosos e cúbicos são considerados os melhores em todas as características anteriores.
Água 
É um componente fundamental ao concreto, responsável pelas reações de endurecimento e usada na cura. Portanto, se contiver substâncias danosas em teores acima dos estabelecidos por norma, pode influenciar no seu comportamento e propriedades. A queda de resistência, a alteração do tempo de pega, a ocorrência da eflorescência, o aparecimento de manchas e a corrosão da armadura são os efeitos adversos citados como os mais significativos.
Para evitar tais problemas é fundamental que a água satisfaça alguns requisitos mínimos de qualidade, especificados pela NM 137:97 - Água para amassamento e cura de argamassa e concreto de cimento Portland.
Aditivos 
Todo produto que adicionado em pequena proporção em argamassas ou concretos, no momento da mistura, com a finalidade de modificar, no sentido favorável, as propriedades desse conglomerado, tanto no estado fresco quanto no estado endurecido.
2.3 DOSAGEM 
De acordo com a ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland), a dosagem nada mais é que o proporcionamento adequado e mais econômico dos materiais empregados. Consiste em definir a quantidade de cada componente do concreto visando obter características de trabalhabilidade (enquanto fresco), resistência, durabilidade (quando endurecido), permeabilidade e custo.
2.4 TRAÇO 
Uma vez determinada a dosagem dos materiais para se fazer o concreto tem-se então o traço, que pode ser medido em massa ou volume. Para se obter maior precisão adota-se a massa, porém em obras, o costume é utilizar o volume por ser mais prático.
2.5 RESISTÊNCIA DO CONCRETO
As principais propriedades mecânicas do concreto são: resistência à compressão e módulo de elasticidade. Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios, executados em condições específicas.
A propriedade mais comum de resistência do concreto é a resistência à compressão, determinada a partir de ensaio com corpos de prova cúbicos ou cilíndricos.
Segundo Andriolo (1986), a maioria dos concretos são dosados para atender determinada resistência à compressão. A idade também é determinante na ruptura axial dos corpos de prova cilíndrico.
2.6 CORPOS DE PROVA CILÍNDRICOS 
O ensaio com corpos de prova cilíndricos é o mais utilizado para se determinar a resistência. No Brasil, o processo de ensaio é determinado pela NBR 5738:03, em que o concreto é lançado, curado pelo tempo necessário e depois é comprimido. A tensão de ruptura é considerada como a resistência à compressão do concreto.
De acordo com a norma NBR5738:03 a dimensão básica de um corpo de prova deve ser no mínimo quatro vezes a dimensão nominal máxima do agregado graúdo. Os CP’s cilíndricos devem ter altura igual ao dobro do diâmetro e o plano da borda circular externa do molde deve ser perpendicular ao eixo longitudinal do molde.
Segundo a norma NBR5739:07, o corpo de prova cilíndrico deve ser posicionado de modo que estando centralizado, o eixo coincida com o da máquina, fazendo que a resultante das forças passe pelo centro. A força aplicada deve ser contínua e isenta de choques. Até a realização do ensaio os cp’s devem ser mantidos em processo de cura úmida ou saturados.
O carregamento do ensaio deve ser aplicado continuamente e sem choques, com velocidade de carregamento de (0,4±0,15) MPa/s, mantendo-se constantes durante todo o ensaio e só deve cessar quando houver a queda de força que indique ruptura.
O resultado obtido é em tonelada força e então é necessário que se faça uma conversão de unidades. Para isso utilizaremos a seguinte equação 1:
Fc: é a resistência à compressão, em Mega Pascal; 
F: é a força máxima alcançada, em Tonelada força; 
D: diâmetro do corpo de prova, em metros.
2.7 ROMPIMENTO:
Dentre as rupturas, dos corpos de prova cilíndricos, existe uma avaliação no formato da ruptura determinando se está satisfatória a aplicação da carga (ruptura). Tais análises são feitas de acordo com as figuras abaixo
Figura 1 Formas de ruptura consideradas satisfatórias para cilindros.
Figura 2Formas de ruptura insatisfatórias para cilindros
3 MATERIAIS UTILIZADOS:
O presente trabalho contou com uma fase experimental composta pela confecção, cura e ensaios laboratoriais de corpos-de-prova de concreto com os materiais e quantidades apresentados na Tabela 1 
	Material
	Descrição
	Aglomerante
	Cimento Portland CP III 40 RS
	Agregado miúdo
	Areia natural
	Agregado Graúdo
	Brita 2
	Água
	N/A
	Prensa Hidráulica 
	Capacidade até 100tF
	Corpo de prova 1
	7,0cm (diâmetro interno)
	Corpo de prova 2
	10,5cm (diâmetro interno)
4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O procedimento experimental foi desenvolvido tendo como base apenas um traço de concreto. Primeiramente, esse traço foi dosado como atividade para casa, então não foi levado em consideração os tamanhos de corpo de provas disponíveis no laboratório e os materiais lá existentes.
O traço calculado teve por objetivo alcançar os 25 Mpa ao final dos 28 dias. Como valor de Sd, o desvio padrão, já que havia condições razoavelmente boas para a confecção do concreto, foi adotado 5,5. Logo, utilizando a equação 1, pode-se obter qual valor adotaríamos para a curva de Abrams e consequentemente encontrar a relação água cimento.
Equação 2 – Resistencia majorada aos 28 dias
O valor aproximado para esse cálculo foi igual a 34 Mpa e a partir dele e com auxílio de demais tabelas foi dosado o traço apresentado na tabela a seguir:
Tabela 1 Traço do concreto
	
	Cimento
	Areia
	Brita
	Água/Cimento
	Proporção
	1
	1,686
	2,546
	0,475
	Massa (Kg)
	1,3
	2,19
	3,3
	0,62
O cimento utilizado foi o cimento Portland CPIII 40 RS, o mesmo se encontrava em situações adversas para o trabalho, pois foi encontrado por nós com pedras. A fim de diminuir um pouco essa deficiência, foi feito um peneiramento utilizando a peneira de 2 mm. 
A areia utilizada deixou dúvidas com relação a sua procedência, pois entre seus grãos havia uma determinada quantidade de conchas e demais materiais que levaram o grupo a ter certa desconfiança do material. A areia também foi peneirada com a peneira de 2 mm.
O traço utilizado pelo grupo, foi dosado tendo como base a utilização da brita 2, com diâmetros* entre: 12,5mme 25mm, conforme NBR-7211. Porém uma certa parcela dessa brita não atendia a essas restrições de tamanho e por ausência de uma peneira para separar as britas por conjunto, elas foram utilizadas do mesmo modo que estavam. Ainda sobre a brita foi observado também que elas se classificavam, em relação a seu formato, como lamelares. 
A água utilizada foi provida diretamente das torneiras do laboratório e não foi realizado nenhum estudo sobre a sua potabilidade.
*O tamanho nominal da brita possui variação entre a NBR-7211 e a NBR-7225 que estabelece as dimensões comerciais, sendo assim a brita 2 no comercio poderá ter as dimensões nominais de: 19mm a 38mm.
4.1 MISTURA E ADENSAMENTO DO TRAÇO
Foram utilizados 3 recipientes para a dosagem e mistura do traço, os quais, as dimensões não interferirão no resultado do experimento. Um desses recipientes foi utilizado para a mistura do concreto, ficando fixo na bancada. O Segundo recipiente fez o translado do local de armazenamento dos matérias até a balança, onde havia um terceiro recipiente previamente tarado.
Primeiramente foi medida a massa de cimento e da areia prescrita no traço, os dois foram misturados com o auxílio de uma pá de jardineiro. Logo após a brita também foi pesada e adicionada a mistura. Após alguns minutos de agitação, foi adicionada, com o auxílio de um bequer graduado, a quantidade de água prescrita no traço. A água foi adicionada aos poucos a fim de ajudar na mistura. 
Após certo tempo de mistura observou-se que havia a necessidade de adição de água para a melhor mistura, trabalhabilidade e adensamento dos componentes, então foi adicionado 50 ml extras de água ao traço.
Após a mistura o concreto foi inserido nos moldes, corpos de prova. Foram concretados dois corpos de prova, com diâmetros internos de 7,0 e 10,5 cm. Nessa concretagem o concreto foi vibrado e adensado de forma manual pelos componentes do grupo. Vale ressaltar que por norma o corpo de prova deve ter diâmetro maior ou igual a quatro vezes a dimensão do maior agregado, o que, perceptivelmente, não ocorreu.
Após um período de tempo os corpos de prova foram desformados e inseridos em um tanque com água, dando sequência ao período de cura, como prevê a norma e mostra a figura abaixo.
4.2 ENSAIOS DE COMPRESSÃO
4.2.1 ROMPIMENTO COM 7 DIAS
Após 7 dias da confecção do concreto o primeiro ensaio de compressão foi realizado. O corpo de prova com diâmetro menor foi retirado do tanque e inserido em uma prensa hidráulica. Por norma essa prensa deveria trabalhar a uma velocidade de (0,4±0,15) MPa/s. Entretanto a prensa utilizada estava com defeitos mecânicos e esse aumento na pressão foi feito de forma manual e sem critério nenhum. O que representa uma provável alteração nos resultados obtidos no experimento, pois se trata de um método inconstante.
Valor obtido em Tonelada força: 4,39 tf	
4.2.2 ROMPIMENTO COM 14 DIAS
De maneira análoga ao ensaio realizado anteriormente o corpo de prova de diâmetro maior foi rompido após 14 dias de confeccionado e encontrado o seguinte valor:
Valor obtido em Tonelada força: 12,12 tf
5. RESULTADOS
Quando rompidos, os dois corpos de prova romperam por um fenômeno chamado cisalhamento e esse tipo de ruptura é considerado não satisfatório. A seguir serão apresentadas algumas fotos do estado final do corpo de prova:
 
Os resultados obtidos na prensa foram em Tonelada força e para fim de estudo há a necessidade que os mesmos sejam convertidos para Mpa, uma unidade mais usual no meio da Engenharia Civil no mercado brasileiro. Para esse fim foi utilizada a equação 1, descrita no item 2.6 da fundamentação teórica deste relatório.
A seguir será apresentada, uma tabela que apresenta os valores obtidos até aqui, já incluindo o valor da resistência em Mpa. Será apresentado também um gráfico que correlaciona a resistência obtida com 7 dias e 14 dias.
Tabela 2: Relação diâmetro, tempo e resistência
	Corpo de prova
	Diâmetro (cm)
	Tempo de rompimento (dias)
	Tonelada força
	Mpa
	1
	7
	7
	4,39
	11,19
	2
	10,5
	14
	12,12
	14,00
 
Levando em consideração que o concreto dosado deveria atingir em 28 dias a resistência de 25 Mpa e os resultados, podemos observar que o experimento não obteve um resultado satisfatório. Para chegar a uma resistência igual a 25 MPa com 28 dias os resultados dos ensaios de 7 e 14 dias deveriam ser, segundo o item 12.3.3 da NBR 6118, de 17 MPa e 21,25 MPa, respectivamente. 
Desde a dosagem até o rompimento do corpo de prova foram observados algumas falhas cometidas pelo grupo, além de falhas devido a infraestrutura do laboratório. O concreto dosado levou em consideração a utilização de um cimento em perfeito estado de conservação, uma areia pura e uma brita com dimensões padronizadas. Porém essas considerações tomadas não foram cumpridas no ensaio. O cimento encontrado não apresentava a qualidade esperada, a areia, mesmo que peneirada, não apresentava, visivelmente, uma pureza que transmitisse confiança e a brita além de apresentar variações de tamanho que se enquadrassem nas dimensões previstas para a brita 1 e 3, apresentava em sua grande maioria formatos lamelares. Esses formatos lamelares não são os mais indicados na produção de concreto, pois prejudicam a trabalhabilidade e geram mais vazios entre os grãos exigindo assim maior consumo de cimento no concreto, gerando uma diminuição de resistência. Observou-se também que o diâmetro do cilindro não era 4 vezes maior que o comprimento do agregado graúdo.
A pesagem dos elementos que constituem o concreto foi feita em uma balança de precisão, porém existe uma certa incerteza na medida que deve ser considerada para esse tipo de balança. Nesse caso essa incerteza foi desprezada a fins de cálculos, porém lembrada nesse parágrafo.
A prensa hidráulica disponibilizada estava com um defeito e o ensaio foi feito de forma manual e descontrolada, no que diz respeito a quantidade de força aplicada por segundo.
CONCLUSÕES E DISCUSSÕES:
No presente foram desenvolvidos dois ensaios de compressão, cada um deles rompidos com idades diferentes. O primeiro deles, com diâmetro de 7 cm, foi rompido com 7 dias e foi obtido o valor de 11,19 MPa. O segundo com diâmetro de 10,5 cm, foi rompido aos 14 dias e adquirido o valor de 14 MPa. 
Porém, os resultados desse experimento tornaram-se não satisfatórios desde a dosagem até o rompimento do corpo de prova. Segundo a NBR 6118/2014 a resistência dos 25 MPa visados aos 28 dias deveria ser atingida nos dias 7 e 14, 17 MPa e 21,25 Mpa, respectivamente, porém os valores encontrados no experimento foram inferiores a eles. Isso se deve as condições precárias do laboratório, dos agregados irregulares (como por exemplo: as conchas presentes na areia e o formato lamelar das britas), do aglomerante empedrado e da prensa hidráulica com problemas mecânicos. 
A realização da dosagem do concreto e do ensaio de compressão do mesmo foi de grande valia para nossa formação como engenheiros civis, tendo em vista que o concreto se torna parte presente na vida tanto do profissional de engenharia civil, quanto daqueles que irão usufruir de seus projetos. Esse trabalho proporcionou uma certa experiencia profissional, pois permite que tenhamos uma visão mais ampla e consciente a respeito da confecção do material mais utilizado na construção civil com foco na segurança, conforto e estética.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PETRUCCI, E. G. R. Concreto de cimento Portland. 10ª Edição. São Paulo: GLOBO, 1970.
SCANDUZZI, L.; ANDRIOLO, F. R. Concreto e seus materiais: propriedades e ensaios. São Paulo: PINI, 1986.
NBR 5733, 1991 “Cimento Portland de alta resistência inicial”, Rio de Janeiro.
NBR 5738, 2003 “Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova”, Rio de Janeiro.
NBR 5739, 2007 “Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndrico”, Rio de Janeiro.
NBR 6118, 2014 “Projeto de estrutura de concreto”, Rio de Janeiro