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-PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS- CAMPUS POÇOS DE CALDAS AGLOMERANTES 5º Período - Engenharia Civil Materiais da Construção Civil II - Professor: Luiz Antônio dos Reis POÇOS DE CALDAS NOVEMBRO DE 2019 1 -PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS- CAMPUS POÇOS DE CALDAS AGLOMERANTES Aliene Ferreira Bueno, 572587 Danielle Alves da Silva, 613814 Isabela Balduco Barbosa, 656855 Sarah de Melo Siqueira, 667860 5º Período - Engenharia Civil Materiais da Construção Civil II - Professor: Luiz Antônio dos Reis POÇOS DE CALDAS NOVEMBRO DE 2019 2 1. INTRODUÇÃO Aglomerantes podem ser definidos como materiais capazes de promover ligação entre os grãos de agregado, ou seja, é um material ligante, em geral pulverulento, cuja função é ao se misturar com água, formar uma pasta que promove a união entre os grãos de outros materiais por simples secagem ou devido á ocorrência de reações químicas. Quando misturado com materiais específicos, os aglomerantes recebem termos específicos, como por exemplo, pode ser utilizado na confecção de pastas (cimento e água), na confecção de argamassas (cimento, água e agregado miúdo) e na confecção de concretos (cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo). O Cimento Portland é obtido pela pulverização de clínquer constituído de silicatos hidráulicos de cálcio, com uma certa proporção de sulfato de cálcio natural, contendo, adições de certas substâncias que modificam suas propriedades ou facilitam seu emprego. O clínquer é de natureza granulosa, resultante da calcinação de uma mistura de materiais, conduzida até a temperatura de fusão incipiente. As propriedades físicas do cimento Portland são observadas sob três aspectos: suas propriedades em condição normal, da mistura de cimento e água em proporções convenientes de pasta e, da mistura da pasta com agregado padronizado – argamassas. Dentre as propriedades do cimento, pode-se citar, finura, expansibilidade, tempo de início e fim de pega e a resistência a compressão. Propriedades essa no qual foram observados nos ensaios descritos a seguir. Através dos ensaios realizados em laboratório é possível determinar variadas características dos aglomerantes, sendo de enorme importância para o cálculo da dosagem do concreto, garantindo a qualidade e segurança do mesmo. 3 2. OBJETIVO O objetivo do presente relatório é determinar as características dos aglomerantes a partir de ensaios auxiliados pelas normas técnicas para, posteriormente, serem utilizados na confecção do traço do concreto, assim como possibilitar aos alunos um contato maior com os materiais utilizados na construção civil, sendo possível analisar os resultados e com isso, verificar a viabilidade do uso e da aplicação dos aglomerantes nas obras da construção civil. 3. ANÁLISE TEÓRICA Os ensaios realizados em laboratório têm como finalidade determinar as propriedades dos aglomerantes utilizados na construção civil, destacando-se o cimento Portland, que é a denominação convencionada mundialmente para o material usualmente conhecido na construção civil como cimento. Todos os ensaios são regulamentados por normas fornecidas pela Associação Brasileira de Normas técnicas (ABNT). Dentre as propriedades determinadas, pode-se citar: A finura: a finura é uma noção relacionada com o tamanho dos grãos do produto. Ela pode ser determinada de duas formar distintas: pelo tamanha máximo do grão, ou pelo valor da superfície especifica. A finura é o fator que controla a velocidade da reação de hidratação do mesmo e tem influência comprovada em qualidade de pastas, argamassa e concreto O tempo de pega: esse fenômeno, compreende a evolução das propriedades mecânicas da pasta no início do processo de endurecimento, propriedades essencialmente físicas que ocorrem decorrente de processos químicos. A estabilidade: a estabilidade é uma característica ligada a indesejáveis expansões volumétricas posteriores ao endurecimento do concreto e resulta da hidratação da cal magnésia livre nele presentes, quando o cimento tem grandes proporções de cal livre, esse oxido, ao se hidratar posteriormente ao endurecimento, aumentam de volume e pode causar microfissuras, no qual pode cegar a desagregação quase completa do agregado. 4 Resistência a compressão: é a capacidade de um corpo de prova executado com argamassa a resistir esforços esternos de compressão. A resistência a compressão é determinada pela ruptura dos corpos de prova. Todas essas características foram observadas em laboratório e serão relatadas a seguir juntamente com suas devidas descrições e devidos cálculos para melhor entendê-las. 3.1. DEFINIÇÃO O aglomerante é definido como um material ou produto que possibilita a ligação entre os grãos de agregado Os aglomerantes podem ser classificados como: Ativos: acabam endurecendo devido às reações químicas. Este grupo ainda subdivide-se em: * Hidráulicos: o cimento é o principal exemplo, são aglomerantes ativos que endurecem quando em contato com a água, e, quando aplicados dentro dela, resistem bem; * Aéreos: a cal é o principal exemplo, são aglomerantes que endurecem quando expostos ao ar, e assim que endurecem, não resistem à ação da água. Inertes: Pelo simples fatos de serem secados, já endurecem. O principal exemplo é o barro cru. 5 4. ANÁLISE PRÁTICA 4.1. Ensaio de Cimento Portland - Finura Para a realização apropriada do ensaio, foi utilizada a norma NBR 11579/2012 – Cimento Portland – Determinação do índice de finura por meio da peneira 75 µm (nº 200) (versão corrigida 2013). Tal norma impõe como deve ser executado o ensaio para determinar a finura. Utilizou-se também como documento complementar, EB – 22: Peneiras para ensaio com telas de tecido metálico – Especificação. Materiais: Balança com resolução de 0,01g; Peneira ABNT 75µm (nº 200), juntamente com a tampa e o fundo; Flanela; Pincel; Cronômetro; Amostra: 50g de cimento. Método: Colocou-se 50 ± 0,05g de cimento sobre a peneira (com fundo encaixado) e tampou-se a mesma com a tampa. A peneira foi agitada em movimentos circulares de maneira que o cimento se espalhasse por toda a superfície da tela da peneira. Após um minuto, a peneira foi levantada e então o pincel foi passado na parte de baixo da mesma. Agitou-se por mais cinco minutos. Após esse tempo a peneira foi levantada e o pincel foi passado novamente na sua superfície inferior. Colocou-se a tampa novamente e o fundo na peneira, o conjunto foi segurado levemente inclinado, imprimindo-lhe movimentos angulados à aproximadamente 60° dando dois tapas na lateral da peneira que se encontrava voltada para baixo. A cada processo desse, a peneira era rotacionada um pouco. Tal processo foi feito até que fossem completados 60 segundos. O cimento retido na peneira foi retirado da mesma com cuidado (passou- se o pincel na peneira para retirada de todo o material) e transferido para um 6 recipiente a fim de ser pesado. O material retido não deve ultrapassar 6% do peso total da amostra. O índice de finura do cimento é dado pela seguinte fórmula: F=RC M ∗100 No qual: F é a finura do cimento em % R é o material retido na peneira 75µm (nº 200); C é o fator de correção da peneira utilizada no ensaio, determinado de acordo com EB – 22 devendo estar entre 1,00±0,20; M é a massa inicial do cimento. Cálculos: F=RC M ∗100 7 4.2. Ensaio de Cimento Portland - Pega Este ensaio seguiu as diretrizes da norma NBR NM 65 / 2003 – Cimento Portland – Determinação do tempo de pega. Tal norma mostra como deve ser executado o ensaio para determinação de pega através do aparelho de Vicat. Utilizou- se também como norma complementar, a NBR NM 43 / 2002 – Cimento Portland – determinação da pasta de consistêncianormal. Métodos: ● Para que o ensaio seja executado é preciso respeitar condições ambientes no qual a temperatura da sala de ensaio, dos materiais e ferramentas (exceto a água) pode variar de 20°C a 28°C. a temperatura da água de amassamento deve ser de 23°C ± 2°C. A umidade relativa do ar não deve ser inferior à 50%. Também deve-se obedecer as condições de aparelhagem no qual fez-se descer a sonda de Tetmajer até a superfície superior da placa de vidro e então ajustou-se o indicador em zero na escala graduada. O mesmo foi feito posteriormente para a agulha de Vicat. Colocou-se o cimento no recipiente após a pesagem de 400g ± 2g do mesmo. O cimento foi disposto em forma de coroa, e lançou-se de uma vez a quantidade de água definida (a quantidade de água que deve ser utilizada deve ser uma quantidade necessária para atingir o estado normal da pasta, ou seja, ao lançar a sonda de Tetmajer no recipiente com a pasta, a mesma deve para a 6mm ± 1mm do fundo) no interior da coroa formada com o cimento. Com uma espátula, a pasta é misturada até adquirir estado homogêneo. Após o amassamento, a pasta foi colocada em pequenas porções no molde sem socamento e apenas com leve agitação da espátula para distribuir bem a pasta no molde. Em seguida, passou-se a espátula na porta para a retirada do material que ultrapassou as bordas. Terminado esse procedimento, soltou-se a sonda de Tetmajer no meio da pasta e 30 segundos depois fez-se a leitura da distância da extremidade da 8 sonda até o fundo. Para que a pasta tenha consistência normal a solda deve parar na distância de 6mm ± 1mm do fundo. A determinação do início de pega é feita no momento em que a agulha de Vicat é solta sem choque e sem velocidade inicial (é solta da altura do recipiente que se encontra a pasta) e a mesma para a 1mm da placa de vidro. O tempo de pega é contado a partir do momento em que lançou-se a água no cimento. O fim de pega é contado a partir do momento é que lançou-se a água no cimento até o momento em que a agulha, aplicada suavemente na superfície da pasta, não marque a mesma. A determinação de início e fim de pega não pode ser realizada na pasta que já serviu para a determinação da consistência normal. Cálculos: Tabela 1 – lançamentos em função do tempo Nº do lançamento Horário do lançamento Ocorrência 1 8:10 Amassamento 2 8:15 0mm 3 9:05 0mm 4 9:10 0mm 5 9:15 0mm 6 9:20 0mm 7 9:25 0mm 8 9:30 0mm 9 9:35 0mm 10 9:40 0mm 11 9:45 0mm 12 9:50 0mm 13 9:55 0mm 14 10:00 0mm 16 10:05 0mm 17 10:10 0mm 9 Início de pega: o início de pega foi verificado às 10:45h (2:35h após o amassamento) Fim de pega: o fim de pega não pôde ser determinado ao certo, a agulha já não marcava mais a pasta. 10 4.3. Ensaio de Cimento Portland – Expansibilidade Este ensaio seguiu as diretrizes da norma NBR 11582 / 2012 – Determinação da expansibilidade Le Chatelier. Tal norma mostra como deve ser executado o ensaio para determinação de expansibilidade pelo método de Le Chatelier. Utilizou-se também como norma complementar, NBR NM 43 / 2003 – Cimento Portland – determinação da pasta de consistência normal. Materiais: • Agulha de Le Chatelier – deve ser constituída de um cilindro com 30 mm de diâmetro e 30 mm de altura, de chapa de latão de 0,5mm de espessura, de cada lado da fenda deve ser soldada uma haste do mesmo material com 150 mm de comprimento e extremidade em bisel; • Espátula fina; • Placa de vidro de 5 cm de lado; • Régua milimetrada com divisão de 0,5mm; • Óleo mineral; • Paquímetro. Amostra: • Pasta normal de Cimento Portland (igual no ensaio de Pega - 4.2) Métodos: Colocou-se o cilindro sobre uma chapa de vidro e, depois de cheio cuidadosamente com pasta de consistência normal, foi coberto com outra placa de vidro. As chapas de vidro e as agulhas no momento de serem empregadas, foram untadas com óleo mineral. 11 Logo após a moldagem, o conjunto todo (agulha, corpo de prova e chapas) foi imerso em um tanque de água potável, mantida a temperatura de 23°C ± 2°C. Todos os corpos de prova executados devem ser examinados antes e após a retirada da chapa de vidro, com o objetivo de verificar se nesta operação houve deslocamento do corpo de prova na forma, havendo deslocamento, o corpo de prova deve ser eliminado. Cálculos: O afastamento das extremidades da agulha em milímetros deve ser medido com o paquímetro. A expansibilidade a frio é a diferença em milímetros entre estes afastamentos medidos. Tabela 2 – Expansibilidade observada Agulha Leitura inicial Leitura final Expansibilidad e 1 0,0 mm 0,0 mm 0,0 mm 2 0,0 mm 0,0 mm 0,0 mm 3 0,0 mm 0,0 mm 0,0 mm O resultado da expansibilidade a frio é a medida de três determinações sendo expresso em milímetros com aproximação de 0,5mm. 12 4.4. Ensaio de Cimento Portland – Resistência à Compressão Este ensaio seguiu as diretrizes da norma NBR 7215 / 1996 – Cimento Portland - Determinação da resistência a compressão (versão corrigida 1997). Tal norma mostra como deve ser executado o ensaio para determinação de resistência a compressão. Utilizou-se também como norma complementar, NBR NM ISO 2395 / 1997 – Peneira de ensaio e ensaio de peneiramento – Vocabulário | NBR NM ISO 3310-1 / 2010 – Peneiras de ensaio – requisitos técnicos e verificação – Parte 1: peneiras de ensaio com tela de tecido metálico | NBR NM ISO 3310-02 / 2010 – Peneiras de ensaio – requisitos técnicos e verificação – Parte 2: Peneiras de ensaio de chapa metálica perfurada | NBR 7214 / 2012 – Areia normal para ensaio de cimento - especificação. Materiais: Balança e pesos (conforme NBR 7215: item 3.1.1); Recipiente e espátula para mistura normal; Moldes para corpos de prova cilíndricos com base (diâmetro interno: 50mm ± 0,2mm; altura: 100mm ± 0,5mm; base deve formar ângulo de 90° ± 0,5°; Soquete normal; Máquina de ensaio a compressão, capaz de aplicar cargas de maneira contínua, sem choque, com velocidade constante; Peneiras (satisfazendo à norma E8-22) 13 Amostra: 1872g ± 0,3g de areia normal (NBR 7214); 300g ± 0,2g de água potável a 23°C ± 2°C; 624g ± 0,4g de cimento; Óleo mineral de baixa viscosidade. As quantidades acima mencionadas são suficientes para a obtenção de argamassa suficiente para encher 3 corpos de prova. Métodos: Misturou-se a areia normal com o cimento e logo a mistura foi disposta em forma de coroa e a água foi colocada no centro, começando-se a amassar. Depois de amassada, a argamassa foi colocada nos moldes de corpos de prova em quatro camadas, em cada camada, eram aplicados 30 golpes com o soquete normal. A operação foi terminada com a rasadura do corpo de prova, que foi untado com uma leve camada de óleo. Após a retirada dos moldes, os corpos de prova devem ser imersos em um tanque com água e cal. O capeamento dos corpos de prova deve ser feito com enxofre a quente com uma espessura máxima de 2mm. Na tabela abaixo, constam as cargas de ruptura para o Cimento Portland comum (classe 32 MPa especifica a NBR 5732/1991 – Cimento Portland Comum). Tabela 3 – tempo e resistência mínima dos corpos de prova. Tempo Resistência Mínima 3 Dias 10 MPa 7 Dias 20 MPa 28 Dias 32 MPa 14 A resistência média é dada pela média das quatro resistências individuais. O desvio relativo máximo é calculado para cada série de quatro corpos de prova a diferença entre a média e a resistência individual que mais se afasta desta para mais ou menos, dividir pela resistência média e multiplicar por 100, arredondando ao décimo mais próximo. A série de quatro corpos deve ser abandonada se o desvio relativo máximo for superior à 6%. 15 5. Laudo técnico PONTIFÍCIAUNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Campus Poços de Caldas Laboratório de Materiais de Construção Civil CERTIFICADO DE ENSAIOS DE AGLOMERANTES CNPJ: 17.178.195/0014-81 CONTATO: 3729-9200 FINURA Amostra Índice de finura 50 g 2,4% Aprovado SIM PEGA Amassament o 1º Lançamento Início de pega Fim de pega 10:50h 11:08h 12:50H Não observado Aprovado SIM EXPANSIBILIDADE Corpo de prova Medição inicial Medição final Expansibilidade 1 4,4mm 4,5mm 0,1mm 2 4,7mm 4,7mm 0,0mm 3 5,1mm 5,1mm 0,0mm Expansibilidade média (Em) = Aprovado SIM COMPRESSÃO Valores aos 7 dias Valores aos 28 dias R (KN) Corpo de prova Resistencia (MPa) Corpo de prova Resistencia (MPa) 64,7 1 32,95 1 38,68 57,3 2 29,18 2 34,25 52,6 3 26,79 3 31,45 52,2 4 26,59 4 31,21 50,0 5 25,46 5 29,89 48,9 6 24,90 6 29,23 47,1 7 23,99 7 28,16 Média dos 6 CP's Desvio médio Média dos 6 CP's Desvio médio 27,12 MPa 21,50% 31,84 MPa 21,48% fck est 27,91 Aprovado NÃO 16 6. Conclusão Com base nos ensaios em sala de aula e no presente relatório, vale ressaltarmos a importância dos ensaios realizados para a construção civil, afinal, após a análise dos materiais e seus procedimentos, podemos definir o posterior uso dos aglomerantes em questão no âmbito da fabricação de um concreto de qualidade. Em virtude dos fatores mencionados nesse relatório e dos dados expostos durante os ensaios, conclui-se que os resultados das práticas laboratoriais foram satisfatórios, exceto o de expansibilidade (item 4.3), o que nos leva a enfatizar o fato de que os aglomerantes analisados podem ser utilizados na futura composição do concreto na construção civil. 17 7. Referências Bibliográficas [1] RIBEIRO, C.C; PINTO, J.D.S; STARLING, T. Materiais de Construção Civil. 4º edição. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2013; [2] AMBROZEWICZ, P.H.L. Materiais de Construção: Normas, especificações, aplicação e ensaios de laboratório. 1º edição. São Paulo: Pini, 2012; [3] BAUER, L.A.F. Materiais de Construção: Novos materiais para construção civil. 5º edição. Rio de Janeiro: LTC – Livros técnicos e científicos editora S.A, 2005; [4] REIS, L.A. Materiais de Construção Civil I: Notas de aula. Poços de Caldas. Março de 2010; [5] REIS, L.A. Materiais de Construção Civil II. Notas de aula. Poços de Caldas. Primeiro semestre de 2019; [6] Acervo pessoal adquirido pelos autores do presente relatório; [7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11579/2012: Cimento Portland – determinação do índice de forma pela peneira 75µm (nº200) (versão corrigida 2013). Rio de Janeiro: Abnt, 2013. [8] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 65/2003: Cimento Portland – determinação do tempo de pega. Rio de Janeiro: Abnt, 2003. [9] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 43/2002: Cimento Portland – determinação da pasta de consistência normal. Rio de Janeiro: Abnt, 2002. [10] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11582/2012: Cimento Portland – determinação da expansibilidade Le Chatelier. Rio de Janeiro: Abnt, 2012. [11] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215/1996: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão (versão corrigida 1997). Rio de Janeiro: Abnt, 1997. 18 [12] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM ISO 2395/1997: Peneira de ensaio e ensaio de peneiramento – Vocabulário. Rio de Janeiro: Abnt, 1997. [13] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM ISO 3310-01/2010: Peneiras de ensaio - Requisitos técnicos e verificação - Parte 1: Peneiras de ensaio com tela de tecido metálico. Rio de Janeiro: Abnt, 2010. [14] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM ISO 3310-02/2010: Peneiras de ensaio - Requisitos técnicos e verificação - Parte 2: Peneiras de ensaio de chapa metálica perfurada. Rio de Janeiro: Abnt, 2010. [15] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7214/2012: Areia normal para ensaio de cimento - especificação. Rio de Janeiro: Abnt, 20012. [16] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215/1966: Cimento Portland - Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro: Abnt, 1997. 19 Quando misturado com materiais específicos, os aglomerantes recebem termos específicos, como por exemplo, pode ser utilizado na confecção de pastas (cimento e água), na confecção de argamassas (cimento, água e agregado miúdo) e na confecção de concretos (cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo). Início de pega: o início de pega foi verificado às 10:45h (2:35h após o amassamento) Fim de pega: o fim de pega não pôde ser determinado ao certo, a agulha já não marcava mais a pasta.