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2019/1 MÓDULO I MATERIAIS DE CONTRUÇÃO I TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES Professora: Larissa Andrade de Aguiar, DSc 1 - Nome: Larissa Andrade de Aguiar - Formação: Eng. Civil pela UEG, Mestrado e Doutorado em Eng. Civil/Geotecnia pela UnB. - Atualmente: Professora do curso de Mecânica dos Solos e Materiais de Construção e Gestão de Resíduos, no IFB. - Atuação: Comportamento de solos tropicais, Estabilização de Solos, Compactação de Solos, Barragens, Reciclagem de resíduos de construção. - Email: larissa.aguiar@ifb.edu.br - Atendimento: segunda-feira das 16:30 as 18:30 quarta-feira das 17:30 as 18:30 2 mailto:larissa.aguiar@ifb.edu.br BÁSICA: ◦ ISAIA, Geraldo C. Concreto: Ensino, pesquisa e realizações. São Paulo: Ibracon, 2006. Vol I e II. ◦ _____. Materiais de Construção Civil. Vol I e II. São Paulo: Ibracon, 2007. ◦ HELENE, P.; TERZIAN, P. Manual de Dosagem e Controle do Concreto. São Paulo, 1992. ◦ BAUER, L. A.F: Materiais de construção. 5. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1994. Vol. I e II. 3 COMPLEMENTAR: ◦ PETRUCCI, E. G. R. Concreto de cimento Portland. 13. ed. São Paulo: Globo, 1995. ◦ RIBEIRO, C. C.; PINTO, J. D. S.; STARLING, T. Materiais de Construção Civil. 2. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2002. ◦ PETRUCCI, E. G. R. Materiais de construção. 10. ed. São Paulo: Globo, 1995. ◦ Normas vigentes utilizadas para os ensaios. ◦ Sites eletrônicos de interesse e pesquisa: www.abcp.org.br; www.ibracon.org.br www.abnt.org.br 4 Usar calça comprida e sapato fechado, sendo que para as mulheres não pode ser sapatilha, deve ser um calçado que proteja o pé totalmente. Evitar uso de brincos grandes, pulseiras, anéis e correntes que possam se prender em algum equipamento e vir a machucar. Pode-se fazer uso de jaleco (guarda pó). Os horários extras de utilização do laboratório devem ser agendados previamente com os técnicos para que se tenha um uso correto do laboratório e que se tenha espaço e equipamento disponível para todos os usuários. 5 6 7 Metodologia de Ensino Aulas teóricas; Aulas práticas em laboratório; Uso de equipamentos áudio visuais (transparências e/ ou slides); Apresentação de softwares; Resolução de exercícios aplicativos; Realização de visitas técnicas; Realização de ensaios de campo; Google Class subsequente – código: wbzem6 . Avaliação – Subsequente 1A e 1B Capacidade de resolver exercícios aplicativos sobre os temas abordados em sala de aula; Resolução de provas teóricas e práticas. Participação do aluno em visitas técnicas ao campo e obras de edificações; Elaboração de relatórios de ensaios de laboratório e de visitas técnicas Senso crítico sobre os resultados obtidos no laboratório e sobre o que foi observado nas visitas técnicas; Assiduidade, participação do aluno em sala de aula/laboratório e capacidade de trabalhar em grupo. Média Final = Avaliação Teórica + Relatórios dos Ensaios de Laboratório + Avaliação Oral + Avaliação Prática (Ensaios de Laboratório) + Seminário Avaliação Teórica – valor 2,0 Avaliação Prática - valor 2,5 Relatório - valor 2,5 Avaliação Oral – 1,5 Seminário – 1,5 Recuperação: 10,0 Aula Conteúdo Aula Conteúdo 07/02 Apresentação, plano de ensino e atividade diagnóstica 18/04 Correção de atividade e acompanhamento do relatório 14/02 Introdução à MATECO. Características exigidas, propriedades. Agregados 25/04 Concretos e adições 21/02 Aula de laboratório: caracterização de agregados – massa unitária, massa espeífica, teor de umidade, impurezas orgânicas 02/05 Aula de laboratório: concretos – dosage empírica, moldagem, slump test, ar incorporado 28/02 Aula de laboratório: caracterização de agregados – granuometria, material pulverulento, absorção, inchamento 09/05 Cálculos dos ensaios e acompanhamento do relatório 07/03 Aglomerantes 16/05 Seminário e Avaliação Oral 14/03 Aula de laboratório: ensaios com aglomerantes – água de consistência, tempo de pega, finura 23/05 Seminário e Avaliação Oral 21/03 Argamassas e aditivos 30/05 Aula de laboratório: concreto - resistência e esclerômetro 28/03 Aula de laboratório: argamassas – consistência, moldagem, flow table, resistência e dosagem 06/06 SEACITEC – Entrega do relatório 04/04 Cálculos dos ensaios e acompanhamento do relatório 13/06 Avaliação prática – entrega dia 20/06 11/04 Atividade avaliativa teórica 27/06 Recuperação 9 10 • Seleção de materiais, • Especificação, • Gestão em obra, • Desconhecimento – consequências, • Novos Materiais, • Características e emprego Nível Subatômico Atômico ou Molecular Microscópico Macroscópico Escala ~m m - µm µm - mm > mm Elementos átomo Moléculas, cristais Fases, partículas, grãos Todo material Exemplos C, O, H Moléculas de celulose, H2O Célula de madeira, pasta de cimento Madeira, argamassa, concreto Tipos de ensaios Difusão de raios X, microscopia eletrônica Microscópio, ensaios físicos Ensaios mecânicos Informações Compreensão dos materiais Compreensão das características dos materiais Determinação das características dos materiais 11 Usar sempre da maior exatidão possível -definer todos os elementos que possam variar; Citar dados técnicos dos materiais desejados; Nomear o material e também: a classificação, tipo, cor, textura, dimensão desejada, padrão e eventualmente a procedência (marca); Organizar um guia para especificações e um checklist para garantir que todos os materiais foram especificados; Conferir catálogos de fabricantes para estar atualizado com as informações de Mercado. 12 Técnicos Econômicos Estéticos 13 14 15 São materiais granulares, geralmente inertes, que são usados na produção de concretos e argamassas com o objetivo principal de reduzir custos. Os agregados representam cerca de 70% de volume de concretos. Características relevantes do agregado para a composição do concreto: ◦ Porosidade, ◦ Composição ou distribuição granulométrica, ◦ Absorção de água, ◦ Forma e textura superficial, ◦ Resistência à compressão, ◦ Módulo de Elasticidade, ◦ Tipo de substâncias deletérias presentes. 16 Quanto à forma e textura: ◦ Arredondado, ◦ Alongado, ◦ Lamelar, ◦ Angulosos, ◦ Superfície lisa, ◦ Superfície áspera. Quanto ao tamanho dos grãos: ◦ Graúdos: agregados com grãos maiores que 4,8 mm. Exemplo: brita. ◦ Miúdos: agregados com grãos menores que 4,8 mm. Exemplo: areia natural, areia artificial. 17 18 Quanto ao peso: ◦ Leves: agregados que apresentam massa unitária menor que 1kg/dm³. Exemplo: vermiculita expandida, argila expandida. ◦ Normais: agregados que apresentam massa unitária de 1kg/dm³ a 2kg/dm³. Exemplo: brita, areia. ◦ Pesados: agregados que apresentam massa unitária superior a 2kg/dm³. Exemplo: barita, hematita. Quanto à obtenção: ◦ Naturais: agregados que não passam por beneficiamento antes de sua aplicação. Exemplo: areia de leito de rio, seixo rolado. ◦ Artificiais: agregados que passam por algum tipo de beneficiamento. Exemplo: brita, argila expandida, areia artificial. 19 20 Bloco de rocha: (diâmetro) acima de 1 metro Matacão: entre 1 metro e 25 cm Pedra (de mão): entre 25 cm e 15 cm Agregado graúdo: menor que 15cm e maior ou igual a 4,75 mm Agregado miúdo: menor que 4,75 mm e maior ou igual a 0,075 mm Material pulverulento: menor que 0,075 mm. 21 (NBR 7211: agr. p/ concretos) Massa unitária (δ): ◦ É a relação entre a massa de uma amostra e o seu volume, incluindo os vazios. Massa específica (γ): ◦ É a relação entre a massa de uma amostra e o seu volume de grãos. É utilizada para o cálculo de consumo de material. Substâncias nocivas: ◦ Materiais pulverulentos (grãos menores que 0,075 mm), ◦ Argila em torrões e materiais friáveis (de baixa resistência), ◦ Matéria orgânica. Umidade e Absorção; Inchamento; Granulometria: ◦ DMC ◦ Módulo de Finura 22 Esta norma estabelece os procedimentos para amostragem de agregados, desdea sua extração e redução até o armazenamento e transporte das amostras representativas de agregados para concreto, destinadas a ensaios de laboratório. É utilizada conjuntamente com a NBR NM 27/2001 que trata da redução da amostra de campo para ensaios de laboratório. 23 Definições: ◦ Lote de agregados: É a quantidade definida de agregado produzido, armazenado ou transportado sob condições presumidamente uniformes; ◦ Amostra de campo: É a porção representativa de um lote de agregados, coletada nas condições prescritas nesta norma, seja na fonte de produção; armazenamento ou transporte; ◦ Amostra parcial: é a parcela de agregado obtida de uma só vez do lote de agregado. ◦ Amostra de ensaio: é a porção obtida por redução da amostra de campo. 24 Para a amostragem devem ser tomadas todas as precauções necessárias para que as amostras obtidas sejam representativas quanto à natureza e características dos agregados. Ela deve ser realizada por pessoa especializada e de preferência, responsável pelos ensaios. Amostras parciais tomadas em diferentes pontos devem representar todas as possíveis variações do material. A coleta deverá, se possível, ser realizada com material úmido para evitar a segregação da parte pulverulenta. 25 Amostragens em jazidas e depósitos naturais: necessitam de uma prévia inspeção visual, para identificação nas variações no material. As extrações devem ser feitas em diferentes locais e profundidades, a cada 20 m, aproximadamente. Amostragem em pilhas: ◦ Para agregado graúdo, quando não houver equipamento mecânico, as amostras devem ser formadas por pelo menos três amostras parciais, obtidas no topo, meio e base da pilha, tanto na superfície quanto no seu interior. ◦ Nas pilhas de agregados miúdos, aproximadamente 30 cm da camada exterior devem ser removidos para a coleta de amostra abaixo dessa camada. ◦ Podem ser introduzidos nas pilhas tubos de amostragem de aproximadamente 30 mm de diâmetro por 2 m de comprimento, no mínimo, a fim de extrair cinco ou mais amostras parciais para formar a amostra composta. 26 Amostragem em caminhões: ◦ Se não houver equipamento mecânico para amostragem do agregado graúdo, deve-se escavar três ou mais trincheiras de pelo menos 30 cm de largura e 30 cm de profundidade, de onde se devem coletar amostras parciais com uma pá. ◦ A amostragem de agregados miúdos pode ser feita com tubos de amostragem, já descritos anteriormente, retirando-se o número apropriado de amostras parciais. Amostragem em silos e correias de transporte: ◦ Três amostras parciais devem ser obtidas de descargas intermitentes após a descarga de pelo menos 1 m³ e, se possível, da parte superior do silo. ◦ Correias devem estar paradas para a coleta de três amostras, tomando-se cuidados para evitar perda de finos. 27 Com exceção das jazidas ou depósitos naturais, a amostra de campo necessária para constituir a amostra de ensaio, deve ser formada pela reunião de amostras parciais, em quantidades suficientes para atender os seguintes valores: 28 Tamanho nominal do agregado Número máximo de amostras Quantidade total de amostra de campo (mínimo) em massa (kg) em volume (dm³) 9,5 mm 3 25 40 > 9,5 mm 19 mm 25 40 > 19 mm 37,5 mm 50 75 > 37,5 mm 75 mm 100 150 > 75 mm 125 mm 150 225 Tabela 1 – Quantidades de amostras destinadas a estudos físicos e químicos dos agregados Tipo de agregado Emprego Massa total da amostra de campo (mínima) (kg) Miúdo Apenas um agregado 200 Dois ou mais agregados 150 (por unidade) Agregado graúdo Apenas uma graduação 300 Duas ou mais graduações 200 (por unidade) 29 Tabela 2 – Quantidades de amostras destinadas a estudos de dosagem de concreto as amostras destinadas aos ensaios devem ser remetidas em sacos, containers, caixas ou outros recipientes limpos (não podendo ter sido utilizados com outros materiais capazes de interferir nos ensaios, como açúcar ou fertilizantes )e adequados, que garantam a integridade da amostra durante o manuseio e transporte. as amostras serão convenientemente identificadas mediante etiqueta ou cartão, contendo os seguintes dados: designação do material, número de identificação de origem; tipo de procedência; massa da amostra; quantidade do material que representa; obra e especificações a serem cumpridas; parte da obra em que será empregada; local e data da amostragem; responsável pela coleta. * Se jazida natural, acrescentar: localização da jazida e nome do proprietário; volume aproximado; espessura aproximada do terreno que cobre a jazida; croqui da jazida (planta, corte e localização da amostra); vias de acesso. 30 Esta norma estabelece as condições exigíveis na redução da amostra de agregado formada no campo para ensaio de laboratório. Considerações gerais - Amostragem: as amostras para os ensaios em laboratório devem ser coletadas conforme a NM-26. Procedimentos de amostragem: podem ser utilizados três procedimentos: ◦ Separador mecânico, ◦ Quarteamento, e; ◦ Tomadas de amostras aleatórias (exclusivo para agregado miúdo) 31 Consiste em um equipamento dotado de calhas que estão dispostas de tal forma que descarreguem aleatoriamente o agregado para cada lado do separador. Uma das partes acumulada deverá ser desprezada e o processo repetido tantas vezes for necessário até que a quantidade de material atenda ao exigido nas Tabelas 1 e 2 da NM 26/2009. 32 33 Consiste em colocar a amostra de campo sobre uma superfície rígida, limpa e plana, onde não ocorra nenhuma perda de material e nem haja contaminação (utilizar um encerado de lona). Homogeneizar a amostra revolvendo-a no mínimo três vezes. Juntar a amostra formando um tronco de cone, cuja base deverá ter de quatro a oito vezes a altura do tronco de cone. Achatar cuidadosamente o cone com a ajuda de uma pá. Dividir a massa em quatro partes iguais com a ajuda de uma colher de pedreiro ou uma pá. Então, eliminar duas partes em sentido diagonal e agrupar as outras duas. Repetir o processo até a quantidade necessária para o ensaio desejado. Caso a superfície não seja regular, introduzir uma haste rígida por baixo do encerado, passando pelo centro do cone, e levantá- lo em suas extremidades, dividindo-o em duas partes. Deixar uma dobra entre as duas partes e retirar a haste. Introduzir novamente a haste formando um ângulo reto com a primeira divisão. Proceder o quarteamento e repetir o processo até obter a quantidade de material necessária. 34 35 Neste método, coloca-se a amostra de campo de agregado miúdo, úmido, sobre uma superfície rígida, limpa e plana, onde não ocorra perda de material e contaminação. Homogeneizar o material por completo, revolvendo toda a amostra, no mínimo três vezes. Na última virada, juntar a amostra e, com auxílio da pá, depositar o material no topo do cone que vai se formando. O cone pode ser achatado a um diâmetro e altura aproximadamente iguais, pressionando para baixo o seu ápice com a pá. Obter a quantidade de amostra desejada através de, pelo menos, cinco tomadas, aproximadamente iguais, em locais escolhidos ao acaso e distribuídos na superfície do cone formado. 36 37 Em caso de agregado miúdo, quando o agregado apresentar uma condição mais seca do que a condição SSS (condição particular de umidade do agregado – saturado superfície seca) – usar método do separador mecânico. Quando a condição de umidade do agregado miúdo for igual a condição SSS, o método B ou C (quarteamento sobre superfície rígida ou irregular) poderá ser utilizado. Para o agregado graúdo, o método A ou B poderá ser utilizado. No entanto o agregado graúdo deverá ser levemente umedecido para evitar perdas de materiais finos. O método C não é permitido para agregado graúdo ou para misturas dos agregados graúdo e miúdo. 38 Definições: ◦ massa unitária: Relação entre a massa do agregado lançado norecipiente (de acordo com o estabelecido na Norma) e o volume desse recipiente. ◦ volume de vazios: Espaço entre os grãos de uma massa de agregado. Amostragem: A amostragem dos agregados deve ser realizada de acordo com as normas NM 26 e NM 27. 39 Massa unitária de um agregado é a relação entre sua massa e seu volume sem compactar, considerando- se também os vazios entre os grãos. É utilizada para transformar massa em volume e vice-versa. Massa unitária compactada é a relação entre sua massa e seu volume compactado segundo um determinado processo, considerando-se também os vazios entre os grãos. Pode ser feita com um único agregado ou com uma composição destes. FINALIDADE: ◦ Utilizado na transformação de massa para volume com vazios entre os grãos de agregados. ◦ Aplicação em concreto dosado em volume e para controle de recebimento e estocagem de agregados em volumes. ◦ A massa unitária também serve como parâmetro para classificação do agregado quanto à densidade. 40 Aparelhagem: ◦ Balança: Com resolução de 50 g. ◦ Haste de adensamento: Haste reta de aço, com 16 mm de diâmetro e 600 mm de comprimento, tendo um de seus extremos terminado em forma semiesférica, com diâmetro igual ao da haste. ◦ Recipiente: De forma cilíndrica e fabricado com material não atacável pela umidade. Deve ser suficientemente rígido e provido de alças. A tabela a seguir define a capacidade mínima, o diâmetro interior e a altura que o recipiente deve ter. ◦ Pá ou concha: Deve ser de tamanho adequado para encher o recipiente com os agregados em ensaio. ◦ Placa de calibração: Constituída por uma placa de vidro com 6 mm de espessura e com comprimento pelo menos 25 mm maior do que o diâmetro do recipiente. ◦ Estufa: Capaz de manter a temperatura no intervalo de 105°C ± 5°C. ◦ Régua metálica com comprimento mínimo de 50 cm. 41 42 Dimensão máxima característica do agregado (NM-ISSO 3310-1) Recipiente Capacida de mínima Diâmetro interior Altura interior mm dm³ mm mm d ≤ 37,5 10 220 268 37,5 < d ≤ 50 15 260 282 50 < d ≤ 75 30 360 294 Amostra: deve ser constituída com aproximadamente 150% da quantidade de material requerido para encher o recipiente e deve ser manipulada de forma a evitar sua segregação. Secar a amostra de agregado até massa constante, em uma estufa mantida a 105°C ± 5°C. Calibração do recipiente: ◦ Encher o recipiente com água à temperatura entre 18°C e 25°C e cobrir com a placa de calibração, de forma que sejam eliminadas as bolhas de ar e a água em excesso. ◦ Determinar a massa de água no recipiente. ◦ Determinar a temperatura de água e obter sua massa específica com o emprego da tabela 2 constante na norma, interpolando, se necessário. ◦ Calcular o volume, V, do recipiente, dividindo a massa de água necessária para encher o recipiente ◦ por sua massa específica. Alternativamente pode ser calculado o fator para o recipiente (F=1/V), dividindo a massa específica da água pela massa de água necessária para enchê-lo. ◦ Os recipientes devem ser calibrados ao menos uma vez por ano e sempre que haja motivo de dúvidas quanto à exatidão de sua calibração como, por exemplo, nos casos de desgaste, amassamento ou qualquer outro tipo de deformação. NOTA Para o cálculo da massa unitária do agregado, o volume do recipiente deve ser expresso em metros cúbicos e o fator como o inverso de metros cúbicos. 43 Seleção do procedimento a empregar: ◦ O “método A” deve ser empregado para determinar a massa unitária de material compactado, quando os agregados têm dimensão máxima característica de 37,5 mm ou menor. ◦ O “método B” deve ser empregado para determinar a massa unitária de material compactado, quando os agregados têm dimensão máxima característica superior a 37,5 mm e inferior a 75 mm. ◦ O “método C” deve ser empregado para determinar a massa unitária de material no estado solto. 44 Determinar a massa do recipiente vazio (mr), em kg. Secar o material na estufa (100°C a 110°C), até m assa constante (aproximadamente 24 horas). Com a material seco enchê-lo em 3 camadas de 1/3 da sua altura e, em cada camada, aplicar 25 golpes com a haste, distribuídos uniformemente. Na primeira camada, evitar atingir o fundo do recipiente e nas demais evitar atingir a camada inferior. Nivelar a superfície com a régua metálica. Determinar a massa do conjunto recipiente e agregado (mar ), em kg. 45 Determinar a massa do recipiente vazio (mr), em kg. Com o material seco enchê-lo em 3 camadas de mesma altura. Adensar cada camada elevando os lados opostos do recipiente cerca de 5 cm e deixando-o cair, sendo 25 vezes de cada lado. Nivelar a superfície final com a régua metálica. Determinar a massa do conjunto (mar), em kg. 46 Determinar a massa do recipiente vazio (mr), em kg. Enchê-lo até transbordar, usando concha de agregados e despejando o material de uma altura de 5 cm da borda superior do recipiente. Evitar a segregação do agregado. Nivelar a camada superior com a régua metálica (mar), em kg. Nota: Ensaio com o material seco, o mesmo deverá ser secado na estufa até massa constante normalmente 24 ± 4 horas. 47 48 Calcular as massas unitárias pela fórmula: 49 𝜌𝑎𝑝 = 𝑚𝑎𝑟 −𝑚𝑟 𝑉 Onde: ρap = massa unitária do agregado, em kg/m³; V = volume do recipiente, em m³. Nota: A massa unitária determinada por este ensaio se aplica a agregados secos em estufa, até constância de massa. Caso se deseje conhecer a massa unitária de agregados na condição saturado e superfície seca (SSS), deve ser empregado um dos três métodos estabelecidos nesta Norma, porém no cálculo deve ser utilizada a fórmula seguinte: (kg/m³) 𝜌𝑎𝑠 = 𝜌𝑎𝑝 1 + 𝐴 100 Onde: ρas = massa unitária na condição SSS, em kg/m³; ρap = massa unitária do agregado, em kg/m³; A = é a absorção, determinada de acordo com a NM 30 ou a NM 53, em %. Calcular o índice do volume de vazios nos agregados utilizando a massa unitária (calculada conforme explicado anteriormente) e empregando a fórmula seguinte: 50 𝐸𝑉 = 100 𝑑1𝜌𝑤 − 𝜌𝑎𝑝 𝑑1𝜌𝑤 Onde: ρap = massa unitária do agregado, em kg/m³; ρw = é a massa específica de água, em kg/m³; d1 = é a massa específica relativa do agregado seco, determinada conforme as NM 52 e NM 53; Ev = é o índice de volume de vazios nos agregados, em porcentagem. (%) A massa unitária do agregado solto ou compactado é a média dos resultados individuais obtidos em pelo menos três determinações, dividindo-se a massa do agregado pelo volume do recipiente utilizado, expressa em quilogramas por metro cúbico. O resultado individual de cada ensaio não deve apresentar desvio maior que 1% em relação à média. 51 Repetitividade: ◦ A diferença entre dois resultados individuais obtidos a partir de uma mesma amostra submetida a ensaio, por um operador, empregando um mesmo equipamento, em um curto intervalo de tempo, não deve ser maior que 40 kg/m³. Reprodutibilidade: ◦ A diferença entre dois resultados individuais e independentes, obtidos a partir de uma mesma amostra, submetida a ensaio por dois operadores em laboratórios diferentes não deve ser maior que 125 kg/m³. 52 Informar os resultados de massa unitária com aproximação de 10 kg/m³, de acordo com o método "A", “B” ou “C”, conforme o ensaio tenha sido realizado. Informar os resultados de conteúdo de volume de vazios com aproximação de 1%, de acordo com o método “A”, “B” ou “C”, conforme o ensaio tenha sido realizado. 53 Determinaç ão Vol. do recipient e (m3) Massa do recipiente (kg) Massa da amostra (kg) Massa unitária (ρ) (kg/m3) Desvio - d (<1%) 1ª determ. 2ª determ. 3ª determ. Média 54 𝑑 = 𝜌𝑚−𝜌1 𝜌𝑚 *100 1. Em um ensaio para a determinação da massa unitária do agregado miúdo utilizou-se um recipiente cilíndrico com as seguintes dimensões: 3,05 dm de diâmetro e 2,05 dm de altura. O ensaio foi executadocom 3 determinações. Na primeira determinação, o cilindro cheio de amostra pesou 24,22 kg. Na segunda determinação, a massa obtida foi de 23,96 kg. Na terceira determinação obteve-se 23,98 kg. Com base no relato do ensaio, preencha a tabela abaixo e calcule a massa unitária do agregado miúdo. Considere a massa do recipiente igual 3kg. 55 Massa do recipiente (kg) Volume do recipiente (m³) Amostra Massa total (kg) Massa da amostra - m (kg) Massa Unitária (kg/m³) Desvio (%) 1 2 3 Massa unitária média (kg/m³) Todas as propriedades são importantes na dosagem de concreto. A massa específica absoluta é utilizada na transformação de massa para volume absoluta sem vazios. Na fórmula de cálculo do consumo de cimento em peso por metro cúbico de concreto utilizamos a massa específica absoluta. A massa específica também é utilizada para classificação do agregado quanto à densidade. 56 Definições ◦ agregado miúdo: definido como a porção que passa na peneira de 4,75 mm e fica retida quase totalmente na peneira de 75 μm (NBR 7211). ◦ massa específica d1: é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo os poros permeáveis. ◦ agregado saturado superfície seca: são as partículas de agregado que culminaram suas possibilidades de absorver água e mantém a superfície seca. ◦ massa específica aparente d3: é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, incluindo os poros permeáveis. 57 Amostragem: A amostra deve ser coletada de acordo com o procedimento descrito na NM 26 e reduzida para ensaio de acordo com a NM 27. Aparelhagem: ◦ Balança com capacidade para 1 kg e resolução de 0,1 g. ◦ Frasco aferido de (500 ± 5) cm³ de capacidade, calibrado a 20ºC. ◦ Molde tronco-cônico metálico, de (40 ± 3) mm de diâmetro superior, (90 ± 3) mm de diâmetro inferior e (75 ± 3) mm de altura, com espessura mínima de 1 mm. ◦ Haste de compactação metálica, com (340 ± 15) g de massa, tendo superfície de compactação circular plana de (25 ± 3) mm de diâmetro. ◦ Estufa capaz de manter a temperatura no intervalo de (105 ± 5) °C. ◦ Bandeja metálica para secar a amostra. ◦ Espátula de aço ◦ Circulador de ar regulável ◦ Dessecador 58 59 Frasco para o ensaio de massa específica PICNÔMETRO Preparação da amostra para ensaio i. A amostra para ensaio deve ser constituída por 1 kg de agregado miúdo, obtido por quarteamento. ii. Colocar a amostra em um recipiente, cobri-la com água e deixar em repouso por 24 h. Retirar a amostra de água e estendê-la sobre uma superfície plana, submetendo-a à ação de uma suave corrente de ar, revolvendo a amostra com frequência para assegurar uma secagem uniforme. Prosseguir a secagem até que os grãos de agregado miúdo não fiquem fortemente aderidos entre si. iii. Colocar o agregado miúdo no molde, sem comprimi-lo; compactar sua superfície suavemente com 25 golpes de haste de socamento e então levantar verticalmente o molde. Se ainda houver umidade superficial, o agregado conserva a forma do molde. iv. Nesse caso, continuar a secagem, revolvendo a amostra constantemente e fazer ensaios a intervalos frequentes de tempo até que o cone de agregado miúdo desmorone ao retirar o molde. Neste momento o agregado terá chegado à condição de saturado superfície seca. v. O método descrito de ii a iv tem por fim assegurar que no primeiro ensaio o agregado tenha alguma umidade superficial. Se o cone desmoronar na primeira tentativa, o agregado miúdo terá sido seco além do seu ponto de saturado superfície seca. Nesse caso, adicionar uma pequena quantidade de água (alguns centímetros cúbicos), misturar intimamente e deixar a amostra em um recipiente tampado durante 30 min, iniciando novamente o processo de secagem e ensaio. 60 Procedimento: Pesar (500,0 ± 0,1) g de amostra (ms), colocar no frasco e registrar a massa do conjunto (m1). Encher o frasco com água até próxima da marca de 500 ml. Movê-lo de forma a eliminar as bolhas de ar e depois colocá-lo em um banho mantido a temperatura constante de (21 ± 2) °C. ◦ NOTA: As temperaturas do ar da sala, da água de ensaio e do banho definido acima, podem ser mantidas no intervalo de (23 ± 2) °C, (25 ± 2) °C ou (27 ± 2) °C, em países ou regiões de clima quente, porém devem ser registradas no relatório do ensaio. Após 1 h, aproximadamente, completar com água até a marca de 500 cm³ e determinar a massa total com precisão de 0,1 g (m2). Retirar o agregado miúdo do frasco e secá-lo a (105 ± 5) °C até massa constante (± 0,1 g). Esfriar à temperatura ambiente em dessecador e pesar com precisão de 0,1 g (m). 61 62 Massa específica do agregado seco: Calcular utilizando a fórmula seguinte. 63 𝑑1 = 𝑚 𝑉 − 𝑉𝑎 Onde: d1 , é a massa específica aparente do agregado seco, em g/cm³; m, é a massa da amostra seca em estufa, em gramas; V, é o volume do frasco, em cm³; Va , é o volume de água adicionada ao frasco, de acordo com a seguinte fórmula, em cm³: (g/cm³) 𝑉𝑎 = 𝑚2 −𝑚1 𝜌𝑎 Onde: m1 = é a massa do conjunto (frasco + agregado), em gramas; m2 = é a massa total (frasco + agregado + água), em gramas; ρa = é a massa específica da água, em g/cm³. Massa específica do agregado saturado superfície seca: calcular utilizando a fórmula seguinte. 64 𝑑2 = 𝑚𝑠 𝑉 − 𝑉𝑎 Onde: d2 , é a massa específica do agregado saturado superfície seca, em g/cm³; ms, é a massa da amostra na condição saturada superfície seca, em gramas; V, é o volume do frasco, em cm³; Va , é o volume de água adicionada ao frasco, em cm³. (g/cm³) Massa específica: calcular utilizando a fórmula seguinte. 65 𝑑3 = 𝑚𝑠 𝑉 − 𝑉𝑎 − 𝑚𝑠 −𝑚 𝜌𝑎 Onde: d3 , é a massa específica do agregado, em g/cm³; m, é a massa da amostra seca em estufa, em gramas; ms, é a massa da amostra na condição saturada superfície seca, em gramas; V, é o volume do frasco, em cm³; Va , é o volume de água adicionada ao frasco, em cm³; ρa = é a massa específica da água, em g/cm³. (g/cm³) O resultado do ensaio é a média de duas determinações. Os resultados dos ensaios realizados com a mesma amostra não devem diferir em mais de 0,02 g/cm³ para a massa específica. Tomar como valor definitivo a média dos valores correspondentes obtidos e registrar com aproximação de 0,01 g/cm³. 66 absorção: É o processo pelo qual um líquido é conduzido e tende a ocupar os poros permeáveis de um corpo sólido poroso. agregados saturados superfície seca: São os agregados cujas partículas absorveram o máximo de água apresentando ainda a superfície seca. 67 Amostragem: A amostra deve ser coletada segundo o procedimento estabelecido na NM 26. Aparelhagem: ◦ Balança com capacidade mínima de 1 kg e precisão de 0,1 g. ◦ Molde tronco-cônico, metálico: com (40 ± 3) mm de diâmetro superior, (90 ± 3) mm de diâmetro inferior e (75 ± 3) mm de altura e com espessura mínima de 1 mm. ◦ Haste de compactação: metálica, com (340 ± 15) g de massa e tendo superfície de compactação circular de (25 ± 3) mm de diâmetro. ◦ Estufa capaz de manter a temperatura no intervalo de (105 ± 5)°C. ◦ Bandeja metálica para secar a amostra. ◦ Espátula de aço ◦ Circulador de ar quente regulável ◦ Dessecador 68 Procedimento: i. A amostra do agregado para ensaio deve ter aproximadamente 1 kg, tendo sido obtida por quarteamento prévio. ii. Colocar a amostra em um recipiente e secar a uma temperatura de (105 ± 5)°C, até que a diferença massa (m) seja menor do que 0,1 g, em duas determinações consecutivas. A etapa de secagem é dispensável quando a dosagem do concreto for realizada com base em agregados no estado úmido. iii.Cobrir a amostra com água e deixar descansar por 24 h. Retirar a amostra da água e estender sobre uma superfície plana, submetendo-a à ação de uma suave corrente de ar quente, revolvendo a amostra com frequência para assegurar uma secagem uniforme. Prosseguir a secagem até que os grãos de agregado miúdonão fiquem aderidos entre si de forma marcante. iv. Colocar o agregado miúdo em um molde, sem comprimi- lo, aplicar suavemente em sua superfície 25 golpes com a haste de compactação e levantar verticalmente o molde. Se houver umidade superficial, o agregado se conservará com a forma do molde. 69 Procedimento (continuação): v. Continuar a secagem, revolvendo a amostra constantemente e realizar ensaios a intervalos frequentes, até que o cone de agregado miúdo desmorone ao ser retirado o molde. Neste momento o agregado terá chegado à condição de saturado superfície seca. Determinar a massa com aproximação de 0,1 g (ms). vi. O método descrito de iii a v tem por fim assegurar que no primeiro ensaio o agregado tenha alguma umidade superficial. Se o cone desmoronar na primeira tentativa, a secagem já terá sido efetuada além do ponto de saturado superfície seca do agregado. Nesse caso, devem ser adicionados alguns mililitros de água à amostra, que deve ser intimamente misturada e permanecer em repouso durante 30 min, em um recipiente tampado, após o que deve ser reiniciado o processo de secagem e ensaio. 70 Absorção: calcular utilizando a fórmula seguinte. 71 𝐴 = 𝑚𝑠 −𝑚 𝑚 ∗ 100 Onde: A , é a absorção de água do agregado miúdo, em %; m, é a massa da amostra seca em estufa, em gramas; ms, é a massa da amostra na condição saturada superfície seca, em gramas. (%) Os resultados dos ensaios realizados com a mesma amostra não devem diferir em mais de 0,05% para a porcentagem da absorção. Deve ser tomado como valor definitivo a média dos valores correspondentes obtidos, registrado com aproximação de 0,1%. 72 Em um ensaio para determinação da massa específica do agregado miúdo, obteve-se durante o ensaio a massa de 864 g para o conjunto “frasco+agregado+água”, e 550 g para o conjunto “frasco+agregado”. Sabendo- se que a massa inicial utilizada foi de 500 g de agregado, massa seca de agregado após o final do ensaio foi de 490 g e que o volume do frasco é de 500 cm³; determine qual a massa específica dessa areia e a sua absorção. Adote a massa específica da água (ρa = 1,00 g/cm³) 73 agregado graúdo é o agregado cuja maior parte de suas partículas fica retida na peneira com abertura de malha de 4,75 mm, ou a porção retida nessa mesma peneira. Todas as propriedades são importantes na dosagem de concreto. A massa específica absoluta é utilizada na transformação de massa para volume absoluta sem vazios. Na fórmula de cálculo do consumo de cimento em peso por metro cúbico de concreto utilizamos a massa específica absoluta. A massa específica também é utilizada para classificação do agregado quanto à densidade. 74 Aparelhagem: ◦ Balança: com capacidade mínima para 10 kg e resolução de 1 g. Deve estar equipada com um dispositivo adequado para manter o recipiente que contém a amostra suspenso na água, no centro do prato da balança. ◦ Recipiente: para conter a amostra deve ser constituído de um cesto de arame com abertura de malha igual ou inferior a 3,35 mm e capacidade para 4 dm³ a 7 dm³, para agregados de dimensão máxima característica de 37,5 mm. Para agregados de maior dimensão é necessário um recipiente de maior capacidade. Deve ser construído de forma a impedir a perda de material ou a retenção de ar quando submerso. NOTA Recomenda-se que o fio de sustentação do cesto ou balde tenha o menor diâmetro possível e que a variação do comprimento submerso, antes e depois da colocação da amostra, não ultrapasse 10 mm, sendo tal variação verificada através de uma marca prévia no fio. ◦ Tanque de água: recipiente estanque para conter água onde será submerso o recipiente com a amostra. ◦ Peneiras de ensaio: uma peneira com abertura nominal de 4,75 mm, ou outras dimensões, conforme seja necessário, de acordo com a NM-ISO 3310-1. 75 Amostragem: ◦ Coletar a amostra seguindo o procedimento estabelecido na NM 26 e reduzi-la de acordo com a NM 27. ◦ Eliminar todo o material passante pela peneira de 4,75 mm por via seca. ◦ Lavar completamente o agregado graúdo para remover o pó ou outro material da superfície. Secar a amostra de ensaio até massa constante a uma temperatura de (105 ± 5)°C. Deixar esfriar à temperatura ambiente durante 1h a 3h, para amostras de ensaio cujo agregado tenha dimensão máxima característica de 37,5 mm, ou períodos de tempo maiores para agregados de dimensões superiores, de forma que possam ser manipulados (temperatura de aproximadamente 50°C). 76 Amostragem (continuação): ◦ A massa mínima de amostra a ensaiar é definida na Tabela 1. Muitas vezes pode ser desejável ensaiar um agregado graúdo em frações separadas de dimensões diferentes. Da mesma forma, quando a amostra contém mais de 15% de material retido na peneira de 37,5 mm, deve ser ensaiado o material de dimensão superior a 37,5 mm em uma ou mais frações, separadas das frações de dimensão inferior. Nesses casos, a massa mínima de amostra de ensaio para cada fração, deve cumprir com o que estabelece a Tabela 2. 77 Dimensão máxima característica Massa mínima da amostra de ensaio mm kg 12,5 2 19,0 3 25,0 4 37,5 5 50,0 8 63,0 12 75,0 18 90,0 25 100,0 40 112,0 50 125,0 75 150,0 125 78 Tabela 1 - Massa mínima de amostra de ensaio Peneira Massa mínima por fração Material passante Material retido kg 50 38 3,0 64 50 4,0 76 64 6,0 100 76 2,0 125 100 35,0 152 125 50,0 79 Tabela 2 -Massa mínima por fração Pesar a amostra conforme Tabela 1. A seguir, submergir o agregado em água à temperatura ambiente por um período de (24 ± 4) h. Retirar a amostra da água e envolvê-la em uma pano absorvente até que toda a água visível seja eliminada, ainda que a superfície das partículas se apresente úmida. Os fragmentos grandes devem ser limpos individualmente. É necessário evitar a evaporação da água dos poros do agregado durante a operação de enxugamento da amostra. 80 Imediatamente após ser enxugada, pesar a amostra com precisão de 1 g (ms, agregado saturado com superfície seca). Colocar a amostra no recipiente, submergi-la em água mantida a (23 ± 2)°C e pesar com precisão de 1 g (ma, massa em água ou submersa). Secar a amostra a (105 ± 5)°C até massa constante, deixar esfriar até a temperatura ambiente durante 1h a 3 h ou até que o agregado esteja a uma temperatura que permita sua manipulação (aproximadamente 50°C) e pesar com precisão de 1 g (m, agregado seco). 81 82 Massa específica do agregado seco: calcular utilizando a fórmula seguinte. 83 𝑑 = 𝑚 𝑚 −𝑚𝑎 Onde: d , é a massa específica do agregado seco, em g/cm³; m, é a massa ao ar da amostra seca, em gramas; ma , é a massa em água da amostra, em gramas. NOTA : A diferença (m - ma) é numericamente igual ao volume do agregado, incluindo- se os vazios permeáveis. (g/cm³) O princípio de Arquimedes: Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido sofre um empuxo que é igual ao peso do volume do fluido deslocado pelo corpo. Massa específica do agregado na condição saturado superfície seca: 84 𝑑𝑠 = 𝑚𝑠 𝑚𝑠 −𝑚𝑎 Onde: ds , é a massa específica do agregado na condição saturado superfície seca, em g/cm³; ms, é a massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca , em gramas; ma , é a massa em água da amostra, em gramas. (g/cm³) Massa específica aparente: 85 𝑑𝑎 = 𝑚 𝑚𝑠 −𝑚𝑎 Onde: da , é a massa específica aparente do agregado seco, em g/cm³; m, é a massa ao ar da amostra seca, em gramas; ms, é a massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca , em gramas; ma , é a massa em água da amostra, em gramas. NOTA : A diferença (ms - ma) é numericamente igual ao volume do agregado, excluindo-se os vazios permeáveis. (g/cm³) Massa específica média: Quando a amostra é ensaiada em frações, o valor médio da massa específica deve ser calculado utilizando a fórmula seguinte 86 𝑑𝑝 = 1 𝑃1 𝑑1 + 𝑃2𝑑2 +⋯+ 𝑃𝑛 𝑑𝑛 Onde: dp , é a massa específica média (todas as formas de expressão da massa específica podem ter sua média determinada por esta fórmula), em g/cm³; P1, P2, ..., Pn, são as porcentagens em massa de cada fração, presentes na amostra original; d1, d2, ..., dn, são os valores de massa específica de cada fração (em função do tipo de massa específica de que está sendo determinada a média). (g/cm³) Absorção: 87 𝐴 = 𝑚𝑠 −𝑚 𝑚 ∗ 100 Onde: A é a absorção de água, em porcentagem; m, é a massa ao ar da amostra seca, em gramas; ms, é a massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca , em gramas; (%) Absorção média 88 ҧ𝐴 = 𝑃1𝐴1 100 + 𝑃2𝐴2 100 +⋯+ 𝑃𝑛𝐴𝑛 100 (g/cm³) Onde: ҧ𝐴 é a absorção média, em porcentagem; P1, P2, ..., Pn, são as porcentagens em massa de cada fração, presentes na amostra original; A1, A2, ..., An, são s porcentagens de absorção de cada fração de agregado. O resultado do ensaio é a média de duas determinações. Informar os resultados de massa específica com aproximação de 0,01 g/cm³ indicando o tipo de massa específica determinado. Indicar os resultados de absorção de água com aproximação de 0,1%. 89 Repetitividade ◦ A diferença entre dois resultados individuais obtidos a partir de uma mesma amostra submetida a ensaio, por um operador empregando um mesmo equipamento, em um curto intervalo de tempo, não deve ser maior que: - 0,02 g/cm³ para o ensaio de massa específica; - 0,3% para o ensaio de absorção de água de agregados com absorção menor que 2,0%. Reprodutibilidade ◦ A diferença entre dois resultados individuais e independentes, obtidos a partir de uma mesma amostra, submetida a ensaio por dois operadores em laboratórios diferentes em um curto intervalo de tempo não deve ser maior que: - 0,05 g/cm³ para o ensaio de massa específica; - 0,7% para o ensaio de absorção de água de agregados com absorção menor que 2,0%. 90 Uma amostra de agregado graúdo foi submetida ao ensaio de determinação da massa específica. Quando seca, a amostra pesava 20 kg. Depois de saturada com superfície seca, a amostra passou a pesar 20,92 kg e quando submersa seu peso foi de 12,25 kg. Baseado nestes dados, calcule a massa específica do agregado. 91 92 O conhecimento da umidade de determinada amostra de agregado e sua capacidade de absorção são fundamentais para a correta dosagem de concretos e argamassas. Na grande maioria das vezes, os agregados miúdos são utilizados nas usinas dosadoras e nas obras na condição úmida; desta forma faz-se necessária a determinação deste teor de umidade como forma de corrigir distorções de massa e da quantidade de água no momento da dosagem, uma vez que a umidade na areia provoca o fenômeno conhecido como inchamento que deve ser considerado quando da conversão dos traços de massa para volume. 93 Quanto às condições de umidade que podem existir em uma determinada amostra de agregado, podem-se classificar quatro distintas, conforme apresentado na Figura Teor de umidade total: relação, em porcentagem, entre a massa total de água do agregado e sua massa seca. Na massa total de água estão incluídas: as massas de água da superfície, a dos poros permeáveis e dos demais vazios do agregado. 94 Balança: com resolução de 0,1% da massa da amostra em ensaio; Estufa: capaz de manter a temperatura no intervalo de (105±5)º C; Recipientes: bandejas metálicas inoxidáveis de bordos rasos ou similares, com dimensões e formas que permitam espalhar a amostra em uma camada delgada em seu fundo; Haste de mistura de tamanho conveniente. 95 Coletar a amostra de agregado e reduzir a quantidade de material para o ensaio, segundo as normas ABNT NBR NM 26 e 27. Os procedimentos de coleta, acondicionamento, transporte, redução, pesagem e outros necessários à realização dos ensaios devem ser feitos em condições que minimizem a perda de água da amostra. 96 A massa mínima da amostra de agregado pata ensaio deve seguir as recomendações da Tabela abaixo. 97 Tabela 1 -Massa mínima de amostra para ensaio. (ABNT NBR 9939:2001) Dimensão máxima característica do agregado Massa mínima da amostra de ensaio mm g 9,5 1500 12,5 2000 19 3000 25 4000 38 6000 50 8000 76 13000 Determinar a massa inicial (mi) da amostra de ensaio; Secar a amostra em estufa a (105±5)º C até massa constante. Pode ser utilizada outra fonte de calor, desde que conduza aos mesmos resultados. A massa constante é obtida quando a diferença entre duas pesagens sucessivas, em intervalos de pelo menos 2 horas, não indicar mais que 0,1% de perda da massa. O valor desta massa é chamado de massa final (mf). Efetuar as determinações assim que a temperatura da amostra estiver próxima à ambiente para não danificar a balança. 98 99 Calcular o teor de umidade total, utilizando a seguinte equação: ℎ = 𝑚𝑖 −𝑚𝑓 𝑚𝑓 ∗ 100 Onde: h = teor de umidade total, expresso em porcentagem (%). O resultado deve ser arredondado ao décimo mais próximo; mi = massa inicial da amostra, expressa em g; mf = massa final da amostra seca, expressa em g. 100 Teor de umidade superficial: relação, em porcentagem, entre a massa de água aderente à superfície dos grãos do agregado e a massa do agregado na condição saturado superfície seca (SSS). 10 1 Balança: com resolução de 0,1% da massa da amostra em ensaio; Frasco de Chapman: de vidro, composto de 2 bulbos e de um gargalo graduado, devendo ser calibrado; 10 2 Deve ser coletada segundo as prescrições da ABNT NBR NM 26; Deve ser reduzida para a realização dos ensaios de acordo com a ABNT NBR NM 27; Os procedimentos de coleta, acondicionamento, transporte, redução, pesagem e outros necessários à realização dos ensaios devem ser feitos em condições que minimizem a perda de água da amostra. 10 3 Colocar água potável no frasco de Chapman até a divisão de 200 ml, deixando-o em repouso, para que a água aderida às faces escorra totalmente; Em seguida, introduzir cuidadosamente (500±1) g de agregado miúdo úmido no frasco, o qual deve ser devidamente agitado para eliminação das bolhas de ar. Após repouso de aproximadamente 45 s do frasco de Chapman em superfície plana e isenta de vibrações, a leitura do nível atingido pela água no gargalo indica o volume, em milímetros, ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo (v). As faces internas devem estar secas e sem grãos aderentes. 10 4 O teor de umidade superficial presente no agregado miúdo, expresso em porcentagem da massa de agregado miúdo na condição saturada superfície seca (SSS), deve ser calculado pela seguinte expressão: 10 5 ℎ = 500 − 𝑣 − 200 ∗ 𝛾 𝑣 − 700 ∗ 𝛾 ∗ 100 Onde: h = teor de umidade superficial, expresso em porcentagem (%) da massa de agregado miúdo na condição SSS. O resultado deve ser arredondado ao décimo mais próximo; v = leitura do frasco de Chapman (volume ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo), expresso em ml; γ = densidade (massa específica – d2) na condição SSS do agregado miúdo, expressa em g/ml. A densidade (massa específica) na condição SSS do agregado miúdo deve ser obtida conforme a ABNT NBR NM 52. O teor de umidade superficial é a média de duas determinações consecutivas. Os resultados não devem diferir entre si mais do que meia unidade percentual. Caso isto ocorra, refazer as duas determinações. 10 6 Inchamento de agregado miúdo: fenômeno relativo à variação de volume aparente, provocado pela absorção de água livre pelos grãos do agregado, que altera sua massa unitária. Coeficiente de inchamento (Vh/Vs): coeficiente entre os volumes úmido (Vh) e seco (Vs)de uma mesma massa de agregado. Umidade crítica: teor de umidade, expresso em porcentagem, acima do qual o coeficiente de inchamento pode ser considerado constante e igual ao coeficiente de inchamento médio. Coeficientede inchamento médio: valor médio entre o coeficiente de inchamento máximo e aquele correspondente à umidade crítica. 10 7 Conceito 10 8 10 9 Encerado de lona: com dimensões mínimas de 2,0 m x 2,5 m; Balanças: com resolução de 100 g e capacidade mínima de 50 kg, e com resolução de 0,01 g e capacidade mínima de 200 g; Recipiente paralelepipédico de material metálico, com dimensões apropriadas para agregado miúdo, com dimensão máxima nominal inferior ou igual 4,8 mm, conforme ABNT NBR 7251. Pá ou concha: de tamanho adequado; Régua rígida: com comprimento suficiente para rasar o recipiente de ensaio; 11 0 Estufa: capaz de manter a temperatura no intervalo de (105±5)º C; Cápsula: dez cápsulas com tampa, com capacidade de cerca de 50 cm³, para acondicionamento e secagem do agregado miúdo em ensaio. Proveta: graduada a cada 10 ml, calibrada, de vidro ou material plástico, com capacidade mínima de 1000 ml; Misturador mecânico (opcional): com capacidade volumétrica máxima inferior a três vezes o volume da amostra a ser homogeneizada; Badejas metálicas: com dimensões mínimas de 500 mm x 700 mm. 11 1 A amostragem e redução dos agregados deve ser realizada segundo as normas ABNT NBR NM 26 e 27. Deve ser enviada ao laboratório em quantidade no mínimo igual a duas vezes o volume do recipiente de ensaio; Secar a amostra de agregado durante 24 h ou até massa constante, em uma estufa mantida a (105±5)º C, e depois resfriá-la até a temperatura ambiente. 11 2 Colocar a amostra seca sobre o encerado de lona ou dentro do misturador mecânico, homogeneizar e determinar a massa unitária do agregado; Adicionar água em quantidades sucessivas, de modo a obter teores de umidade próximos aos seguintes valores: 0,5%; 1%; 2%; 3%; 4%; 5%; 7%; 9% e 12%, realizando a cada adição de água as seguintes operações: a) Homogeneização cuidadosa da amostra após cada adição de água, de forma manual ou com auxílio do misturador mecânico, evitando a perda de material da amostra; b) Retirada de uma porção da amostra homogeneizada para determinação da massa unitária do agregado, registrando os resultados obtidos; c) Retirada de uma outra porção da amostra homogeneizada para preenchimento de uma das cápsulas, identificando cada cápsula. 11 3 Após o procedimento descrito anteriormente, as cápsulas contendo o agregado com diferentes teores de umidade devem ser submetidas às seguintes operações: a) Determinação da massa de cada cápsula contendo o agregado (mi), registrando o resultado obtido; b) Colocação das cápsulas destampadas e devidamente identificadas em estufa mantida a (105±5)º C, para secagem do agregado, durante 24 h ou até massa constante; c) Retirada das cápsulas contendo o agregado da estufa e determinação de sua massa (mf). 11 4 Determinação do teor de umidade pelo método da estufa. Calcular o teor de umidade do agregado contido em cada uma das cápsulas, utilizando a seguinte equação: 11 5 ℎ = 𝑚𝑖 −𝑚𝑓 𝑚𝑓 −𝑚𝑐 ∗ 100 Onde: h = teor de umidade do agregado, expresso em porcentagem (%); mi = massa inicial da cápsula com o material em ensaio, expresso em g; mf = massa após a secagem, da cápsula com o material em ensaio, expressa em g. mc = massa da cápsula, em g. Para cada teor de umidade, calcular o coeficiente de inchamento, de acordo com a equação: 11 6 𝑉ℎ 𝑉𝑠 = 𝛾𝑠 𝛾ℎ ∗ 100 + ℎ 100 Onde: Vh = volume do agregado com um determinado teor de umidade (h), em cm³; Vs = volume do agregado seco em estufa, em cm³; Vh/Vs = Coeficiente de inchamento do agregado; γh = massa unitária do agregado (ρ) com um determinado teor de umidade (h), em g/cm³ γs = massa unitária do agregado seco em esufa, em g/cm³; h = teor de umidade do agregado, expresso em porcentagem (%). Assinalar os pares de valores (h; Vh/Vs) em gráfico e traçar a curva de inchamento, de modo a obter uma representação aproximada do fenômeno. Determinar a umidade crítica na curva de inchamento, pela seguinte construção gráfica: a) Traçar a reta (r) paralela ao eixo das umidades que seja tangente à curva (o ponto de tangência é o ponto A); b) Traçar a corda (s) que une a origem das coordenadas ao ponto de tangência da reta traçada ao ponto A; c) Traçar nova tangente (t) à curva, paralela à corda definida na letra b; d) Traçar a reta (u) paralelamente ao eixo das ordenadas, correspondente à interseção entre as retas (r) e (t), obtendo-se sobre a curva o ponto B. A interseção da reta (u) com o eixo da abscissas corresponde à umidade crítica. O coeficiente de inchamento é determinado pela média aritmética entre os coeficientes de inchamento máximo (ponto A) e aquele correspondente à umidade crítica (ponto B). 117 Umidade crítica = 3,7%; Coeficiente de inchamento médio = 1,33 118 119 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 h(%) C I ◦ Traçar a reta (r) paralela ao eixo das umidades que seja tangente ao ponto máximo da curva (o ponto de tangência é o ponto A); ◦ Traçar a corda (s) que une a origem das coordenadas ao ponto de tangência da reta traçada ao ponto A; ◦ Traçar nova tangente (t) à curva, paralela à corda definida na letra b; ◦ Traçar a reta (u) paralelamente ao eixo das ordenadas, correspondente à interseção entre as retas (r) e (t), obtendo-se sobre a curva o ponto B. A interseção da reta (u) com o eixo da abscissas corresponde à umidade crítica. 120 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 h(%) C I Umidade crítica Inchamento crítico CI max CI méd 121 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 h(%) C I No certificado do ensaio deve constar: ◦ Curva de inchamento, traçada em gráfico; ◦ Valor da umidade crítica; ◦ Valor do coeficiente de inchamento médio. 122 123 Teor de umidade Importância Influência Granulometria Determinação NBR 6467 Correção de volume de areia O QUE É É a distribuição, em porcentagem, dos diversos tamanhos de grãos de uma agregado. É a determinação das dimensões das partículas do agregado e de suas respectivas porcentagens de ocorrência. OBJETIVO A granulometria é um método de análise que visa classificar as partículas de uma amostra pelos respectivos tamanhos e medir as frações correspondentes a cada tamanho, representado isso por meio de uma curva. MOTIVO A composição granulométrica tem grande influência nas propriedades das argamassas e concretos e em obras de pavimentação. É a característica de um agregado de maior aplicação na prática. 124 125 Porcentagem que Passa É o peso de material que passa em cada peneira, referido ao peso seco da amostra; Porcentagem Retida É a percentagem retida numa determinada peneira. Obtemos este percentual, quando conhecendo-se o peso seco da amostra, pesamos o material retido, dividimos este pelo peso seco total e multiplicamos por 100; Porcentagem Acumulada É a soma dos percentuais retidos nas peneiras superiores, com o percentual retido na peneira em estudo. Dimensão máxima característica: grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em mm, da malha da peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Módulo de Finura: soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. 126 127 128 Importante para obras de pavimentação. Utilização na construção de estruturas de pavimentos REFORÇO DE SUBLEITO SUB-BASE BASE Construção de drenos para captação de aguas superficiais e profundas 129 130 Série normal e série intermediária: conjunto de peneiras sucessivas, que atendam às normas NM-ISSO 3310-1 ou 2, com as aberturas e malhas estabelecidas na Tabela 1. 13 1 SérieNormal Série intermediária 75 mm - - 63 mm - 50 mm 37,5 mm - - 31,5 mm - 25 mm 19 mm - - 12,5 mm 9,5 mm - - 6,3 mm 4,75 mm - 2,36 mm - 1,18 mm - 600 µm - 300 µm - 150 µm - Tabela 1 –Série de Peneiras 132 A indicação da peneira refere-se à abertura da malha ou ao número de malhas quadradas, por polegada linear. Dimensão máxima característica: grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em mm, da malha da peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Módulo de Finura: soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por 100. 133 Balança: com resolução de 0,1% da massa da amostra de ensaio; Estufa: capaz de manter a temperatura no intervalo de (105±5)º C; Peneiras: da série normal e intermediária, com tampa e fundo, que atendam às exigências das normas NM-ISSO 3310-1 ou 2; Agitador mecânico de peneiras (facultativo); Bandejas, Escovas ou pincel: de cerdas macias; Fundo avulso de peneira. 134 13 5 13 6 A amostra deve ser coletada conforme NBR NM 26 e formar duas sub-amostras para ensaio conforme NBR NM 27. A quantidade mínima de material para cada determinação da composição granulométrica de um agregado encontra-se na Tabela 1. 137 138 Tabela 1 -Massa mínima, por amostra de ensaio. (ABNT NBR NM 248) Dimensão máxima nominal do agregado Massa mínima da amostra de ensaio mm kg <4,75 0,3* 9,5 1 12,5 2 19 5 25 10 37,5 15 50 20 63 35 75 60 90 100 100 150 125 300 * Após secagem Montar a série de peneiras e fundo apropriadamente; Colocar a amostra ou porções da mesma sobre a peneira superior do conjunto, de modo a evitar a formação de uma camada espessa de material sobre qualquer uma das peneiras. A tabela abaixo mostra a máxima quantidade de material sobre as telas das peneiras: 139 A amostra é peneirada através da série normal de peneiras, de modo que seus grãos sejam separados e classificados em diferentes tamanhos; O peneiramento deve ser contínuo, de forma que após 1 minuto de peneiramento contínuo, através de qualquer peneira não passe mais que 1% do peso total da amostra (agitador de peneiras por ± 5 min e peneiramento manual até que não passe quantidade significativa de material); 140 O material retido em cada peneira e fundo é separado e pesado; O somatório de todas as massas não deve diferir mais de 0,3% da massa inicial da amostra. Se um agregado fino apresentar entre 5% a 15% de material mais grosso do que 4,8mm, será ele ainda considerado globalmente como “agregado miúdo”; 141 Se um agregado grosso apresentar até 15% de material passando pela peneira 4,8mm, será ele, ainda, globalmente considerado como “agregado graúdo”; Porém, se mais do que 15% de um agregado fino for mais grosso do que 4,8mm, ou mais do que 15% de um agregado grosso passar na peneira 4,8mm, serão consignadas separadamente as composições granulométricas das partes do material acima e abaixo da referida peneira. 142 Confere-se a massa total do material retido nas peneiras e no fundo com a massa seca inicial da amostra. A diferença não pode ultrapassar 0,3% da massa inicial. A diferença pode ter sido causada ou por perda de material ou por questão de sensibilidade da balança utilizada no ensaio. 143 14 4 Série Normal Série intermediári a 75 mm - - 63 mm - 50 mm 37,5 mm - - 31,5 mm - 25 mm 19 mm - - 12,5 mm 9,5 mm - - 6,3 mm 4,75 mm - 2,36 mm - 1,18 mm - 600 µm - 300 µm - 150 µm - Para cada amostra, calcular: 1.a percentagem retida em cada peneira com aproximação de 0,1%; 2.a percentagem média retida e acumulada com aproximação de 1%; 3.o módulo de finura, com aproximação de 0,01; 4.Determinar a dimensão máxima característica. ◦ Obs: a) as duas amostras devem ter mesma dimensão máxima característica. b) Nas duas amostras, valores de percentagem retida individualmente não devem diferir mais de 4% entre peneiras da mesma abertura de malha. ◦ Apresentar relatório com pelo menos: a percentagem média retida em cada peneira; a percentagem média retida acumulada em cada peneira; a dimensão máxima característica e o módulo de finura. classificação do agregado conforme NBR 7211. 145 Dimensão Máxima Característica (DMC): Corresponde à abertura da malha da peneira (em mm) na qual o agregado apresenta uma porcentagem retira acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% da massa. Módulo de Finura (M.F.): O Módulo de Finura é calculado pela fórmula: 146 147 148 Peneiras (mm) Material retido (g) Percentual retido (%) Porcentual retido acumulado (%) 25 53,0 19 94 9,5 2945 4,80 1472 2,40 175,00 1,20 60,00 0,60 0,00 0,30 0,00 0,15 0,00 Fundo 200,00 •Considerando a tabela abaixo, responda: •Calcule o ensaio de granulometria •Determine o módulo de finura •Determine o DMC •Trace a curva 14 9 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 0,1 1 10 100 P o rc e ta g e m r e ti d a a c u m u la d a ( % ) Abertura das peneiras (mm) GRANULOMETRIA 150 METODOLOGIA DE CÁLCULO ◦ COLUNA A e B: São anotadas as massas medidas na balança ◦ COLUNA C: Razão entre o valor da coluna A pelo TOTAL da coluna A, multiplicado por 100. Valor expresso em porcentagem com aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA D: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna C pelo valor da linha anterior na coluna D. Aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA E: Razão entre o valor da coluna B pelo TOTAL da coluna B, multiplicado por 100. Valor expresso em porcentagem com aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA F: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna E pelo valor da linha anterior na coluna F. Aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA G: Média entre valores da coluna C e E, com aproximação de 1%. ◦ COLUNA H: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna G pelo valor da linha anterior na coluna H. Aproximação de 1%. 151 152 153 METODOLOGIA DE CÁLCULO ◦ COLUNA A e B: São anotadas as massas medidas na balança ◦ COLUNA C: Razão entre o valor da coluna A pelo TOTAL da coluna A, multiplicado por 100. Valor expresso em porcentagem com aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA D: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna C pelo valor da linha anterior na coluna D. Aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA E: Razão entre o valor da coluna B pelo TOTAL da coluna B, multiplicado por 100. Valor expresso em porcentagem com aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA F: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna E pelo valor da linha anterior na coluna F. Aproximação de 0,1%. ◦ COLUNA G: Média entre valores da coluna C e E, com aproximação de 1%. ◦ COLUNA H: É igual a soma do valor da respectiva linha da coluna G pelo valor da linha anterior na coluna H. Aproximação de 1%. 154 O método permite determinar, por lavagem, a quantidade de material mais fino que a abertura da malha da peneira de 0,075 mm presente nos agregados graúdos ou miúdos. O excesso deste material prejudica a aderência entre a pasta de cimento e a argamassa, aumenta o consumo de água devido à alta superfície específica, acarretando retração e diminuição da resistência de concretos e argamassa. 155 Grãos < 0,075 mm Material pulverulento Substância nociva Prejudica a aderência pasta / agregado, fazendo com que a ruptura ocorra na interface Aumento na demanda de água → diminui a resistência mecânica 156 Conjunto de Peneiras ( # 1,18mm e # 0,075mm); Uma recipiente de vidro transparente para se proceder a lavagem do agregado, sem perder a água ou material; Água corrente; Estufa; Balança Cap. Mínima de 1kg e sensibilidade de 1g; Recipiente de vidro; Luvas. 157 Reduzir a amostra de acordo com os procedimentos da NBR NM 27, respeitandoa massa mínima apresentada na Tabela 1. 158 Tabela 1 -Massa mínima de amostra de ensaio. (ABNT NBR NM 46) Dimensão máxima nominal do agregado Massa mínima da amostra de ensaio mm g 2,36 100 4,75 500 9,5 1000 19 2500 ≥ 37,5 5000 Secar a amostra em estufa (100°C a 110°C) até massa constante (aproximadamente 24 horas) e registrar a massa (A), conforme Tabela 1. Colocar a amostra no recipiente e adicionar água até cobri-la. Agitar a amostra vigorosamente até que o material pulverulento fique em suspensão. Imediatamente, escoar a água de lavagem sobre as peneiras, colocadas em ordem de diâmetro crescente, de baixo para cima. Adicionar uma segunda quantidade de água ao recipiente, agitar e verter a água sobre as peneiras. Repetir a operação até que a água de lavagem fique clara, comparando-se visualmente a sua limpidez com uma água limpa, usando os dois béqueres. Retornar todo o material retido nas peneiras sobre a amostra lavada. Secar o agregado lavado em estufa e determinar a massa restante (B). 159 Calcular o teor de material pulverulento do agregado (m). 160 𝑚 = 𝐴−𝐵 𝐴 ∗ 100 (%) Onde: m – É a porcentagem de material mais fino que a peneira de # 0,075mm por lavagem (material pulverulento); A – É a massa original da amostra seca, em gramas; B - É a massa da amostra seca após a lavagem, em gramas. 𝑀𝑝1 −𝑀𝑝2 ≤ 0,5 % 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑔𝑟𝑎ú𝑑𝑜 1% 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑚𝑖ú𝑑𝑜 𝑀𝑝 = 𝑀𝑝1 +𝑀𝑝2 2 LOGO: • Erro Permitido: 161 Observações: • Nota: Quando o material possuir altíssimo teor de finos aderente nas partículas maiores, deve ser usado agente umectante dissolvido em água para dispensar o material fino. • Durante toda a operação, cuidar para não perder material, o que alterará completamente o resultado. • Após o retorno do material retido nas peneiras ao recipiente, só é permitido retirar água através da peneira 0,075 mm, para evitar perda de material. O excesso de água deve ser evaporado pelo processo de secagem. 162 EXEMPLO DE CÁLCULO: Ensaio 1: A = 500 g; B = 493,53g. Ensaio 2: A = 500 g; B = 494,59g. Teor de material pulverulento para concreto sujeito a desgaste superficial ou abrasão* < 3%, para demais concretos < 5%. * Pavimento, piso, atrito com outro material. Contato com água = abrasão 163 A metodologia permite avaliar a qualidade de um agregado, com relação à contaminação com grãos pouco resistentes, que trarão prejuízo à resistência do concreto e também à sua aparência, uma vez que eles, no caso de concreto aparente, poderão produzir manchas na superfície. Os torrões de argila são detectados no agregado por diferença de coloração, como tem baixa resistência são facilmente esmagados pela pressão do dedo. 164 Série normal de peneiras. Bandejas de ferro ou alumínio. Balança (resolução de 0,1 g). Escova com cerdas de latão Estufa para 105°C a 110°C. 165 A amostra deve ser coletada conforme NBR NM 26; Manusear a amostra de modo a não quebrar os torrões de argila eventualmente presentes; Secar a amostra em estufa; A quantidade mínima de material deve ser tal que, após peneiramento nas peneiras de 76, 38, 19, 4,8 e 1,2 mm, se consiga obter as massas mínimas para cada fração indicada na Tabela 1. 166 167 Intervalos granulométricos a serem ensaiados Massa mínima de amostra para ensaio de cada intervalo granulométrico mm g ≥ 1, 18 e < 4,75 200 ≥ 4,75 e < 9,5 1000 ≥ 9,5 e < 19,0 2000 ≥ 19,0 e <37,5 3000 ≥ 37,5 5000 Tabela 1 –Intervalos granulométricos e massa mínima de amostra para ensaio. (ABNT NBR 7218) Determinar a composição granulométrica conforme NBR NM 248 Agregado miúdo areia, passar o material na peneira 4,8 mm, e 1,2 mm, determinar uma massa de 200 gramas do material retido na peneira 1,2 mm. Agregado graúdo brita d > 4,8 mm, passar o material na peneira 9,5 mm e 4,8 mm, determinar uma massa de 1000 gramas do material retido na peneira 4,8 mm. Agregado graúdo brita d > 9,5 mm, passar o material na peneira 19,0 mm, e 9,5 mm, determinar uma massa de 2000 gramas do material retido na peneira 9,5 mm. Agregado graúdo brita > 19 mm passar o material na peneira 38 mm, e 19 mm, determinar uma massa de 3000 gramas do material retido na peneira 19 mm. Notas: Uma vez preparado as frações conforme Tabela 1, descartando aquelas que não representam pelo menos 5% da amostra inicial. 168 O agregado com diâmetro acima de 38 mm praticamente não será realizado ensaio, uma vez que e visível os torrões de argila e materiais friáveis devido ao tamanho do grão. Tomar cuidado, nessas operações ao manusear os agregados de modo a não triturar os torrões de argila e grãos friáveis presentes. Na sequência, espalhar a massa de amostra de cada intervalo granulométrico (m1) em bandejas apropriadas, de maneira a formar uma camada fina. Cobrir a amostra com água destilada, deionizada ou da rede de abastecimento e deixar em repouso durante (24 ± 4) h. h Transcorrido esse tempo, identificar as partículas com aparência de torrões de argila ou materiais friáveis e pressionar entre os dedos, de modo a desfazer (quebrar). Não usar as unhas, as paredes ou o fundo do recipiente para quebrar as partículas. Em seguida, transferir a massa de amostra de cada intervalo granulométrico das bandejas para as peneiras com abertura indicadas na tabela 2. Proceder ao peneiramento por via úmida para remoção das partículas de argila e materiais friáveis, agitando com as mãos cuidadosamente sem perder parte da amostra com a torneira aberta mantendo o fluxo de água de lavagem. 169 170 Intervalos granulométricos ensaiados Abertura das peneiras mm ≥ 1, 18 e < 4,75 600 µm ≥ 4,75 e < 9,5 2,36 mm ≥ 9,5 e < 19,0 4,75 mm ≥ 19,0 e <37,5 4,75 mm ≥ 37,5 4,75 mm Tabela 2 – Peneiras para remoção das partículas de argila e materiais friáveis. (ABNT NBR 7218) Calcular a porcentagem de material destorroado de cada fração: 171 𝑚𝑡 = 𝑚𝑖−𝑚𝑓 𝑚𝑖 ∗ 100 (%) Onde: mt = teor de argila em torrões e materiais friáveis, em porcentagem (%). O resultado deve ser arredondado ao décimo mais próximo; mi = massa inicial do intervalo granulométrico, em gramas; mf = massa após peneiramento via úmida, em gramas. Calcular o teor parcial de argila em torrões e materiais friáveis: 172 𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙 = %𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑡𝑜𝑟𝑟𝑜𝑎𝑑𝑜 ∗ % 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 (%) Calcular o teor global de argila em torrões e grãos friáveis do material: 𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 =𝑡𝑒𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎𝑖𝑠 (%) A amostra deve apresentar os seguintes limites máximos de teor de argila ou materiais friáveis em relação à massa do material. a) Agregado miúdo: 3,0 %. b) Agregado graúdo concreto aparente: 1,0%. concreto submetido a desgaste superficial: 2,0%. demais concretos: 3,0%. 173 A metodologia permite avaliar a qualidade de uma areia em relação à contaminação com impurezas orgânicas, as quais, conforme sua natureza e teor podem inibir a hidratação do cimento, prejudicar a resistência do concreto, principalmente nas primeiras idades e favorecer o aparecimento de fissuras e pontos escuros no concreto depois de endurecido. 174 Substâncias Deletérias Substancias deletérias são aquelas que estão presentes como constituintes minoritários, tanto nos agregados graúdos quanto nos miúdos, mas que são capazes de prejudicar a trabalhabilidade, a pega e endurecimento e as características de durabilidade do concreto. Na Tabela a seguir são apresentadas uma lista de substâncias nocivas, seus possíveis efeitos no concreto e as quantidades máximas permitidas nos agregados, fixadas pela Especificação ASTM C33. 17 5 Limites de substâncias deletérias nos agregados para concreto 176 Além dos materiais listados na Tabela, há outras substâncias que podem ter efeitos deletérios, envolvendo reações químicas no concreto. Tanto para agregadosmiúdos quanto graúdos, a ASTM C33 exige que “agregado para uso em concreto, que será submetido a imersão em água, exposição prolongada à atmosfera úmida, ou contato com solo úmido, não deve conter quaisquer materiais que sejam potencialmente reativos com os álcalis do cimento, em quantidade suficiente para causar expansão; a menos que tais materiais estejam presentes em quantidades desprezíveis, o agregado pode ser usado com um cimento contendo menos de 0,6% de álcalis ou com a adição de um material que tenha mostrado evitar a expansão nociva da reação álcali-agregado.” 177 178 Reação álcali-agregado (RAA) é um termo usado principalmente para se referir a reação que ocorre no concreto no estado endurecido em idades tardias, entre álcalis(óxido de sódio ou óxido de potássio) . Essa reação normalmente causa expansão pela formação de um gel expansivo(também chamado de gel de sílica) que absorve água por osmose e se expande entre os poros do concreto, até que os espaços vazios terminem e leve a um aumento de tensão. Esse aumento nos esforços internos pode causar a fissuração, e perda de resistência do concreto. É um dos fenômenos que mais interfere na durabilidade do concreto No meio saturado de cal do concreto de cimento Portland, sulfetos de ferro reativos podem se oxidar para formar sulfato ferroso, que causa ataque por sulfatos ao concreto e a corrosão da armadura de aço. Deve-se observar que problemas de pega e endurecimento do concreto também podem ser causados por impurezas orgânicas no agregado, como matéria vegetal em decomposição que pode estar presente em forma de lodo orgânico ou húmus. 17 9 Balança Cap. Mínima de 1kg e sensibilidade de 0,01g; Copos de Becker de aproximadamente 1000ml; Provetas graduadas de 10ml e 100ml; Frasco Erlenmeyer com rolha esmerilhada de 250ml; Funil de haste longa; Papel filtro qualitativo; Dois tubos de ensaio de mesmo volume; (Colorímetro ou kit com Soluções Padrão); Bastão de vidro. 180 Reagentes e Soluções: ◦ Água destilada ou deionizada; ◦ Hidróxido de sódio (90 a 95% de pureza); ◦ Ácido tânico p.a; ◦ Álcool (95%). Preparo das soluções: ◦ Solução de hidróxido de sódio a 3% (30g hidróxido de sódio + 970g de água); ◦ Solução de ácido tânico a 2% (2g de ácido tânico + 10ml de álcool + 90ml de água ); ◦ Solução padrão - 3 ml da solução de ácido tânico com 97 ml da solução de hidróxido de sódio; agitar e deixar em repouso durante (24 ± 2 ) h em ambiente escuro. 18 1 Reduzir a amostra de acordo com os procedimentos da NBR NM 27. Formar amostra com 200 g, se possível com material úmido para evitar perda de finos. 182 Preparar no Copo de Becker de 1000ml a solução de hidróxido de sódio a 3%, para isso, adicionar 30g de hidróxido de sódio (NaOH) a 970g de água destilada (H2O), com o auxílio do bastão de vidro, mexer até a dissolução total do hidróxido de sódio; Colocar a areia no Frasco de Erlenmeyer e adicionar 100ml da solução de hidróxido de sódio a 3%; Agitar vigorosamente e deixar em repouso por 24 ± 2h em ambiente escuro; Com o auxílio do funil, papel filtro e do Copo de Becker de 400ml, filtrar a solução contida no frasco de Erlenmeyer; Encher um tubo de ensaio com a solução filtrada; Efetuar a análise colorimétrica (comparação) entre a solução filtrada e o colorímetro ou com o kit das Soluções Padrão. Ou simplesmente com solução padrão preparada no laboratório (Solução de ácido Tânico). 183 Repouso por 24 h Solução padrão 97 cm³ da solução de hidróxido de sódio a 3% + 3cm³ da solução de ácido tânico a 2% 184 O resultado dar-se-á em partes de matéria orgânica por um milhão de partes de água (ppm), para que isso ocorra comparamos a solução analisada com a escala colorimétrica padrão, cuja as matizes, da mais clara para a mais escura, correspondem a 100, 200, 300, 400 e 500 ppm. A solução padrão preparada no laboratório corresponde a 300 ppm, sendo assim se a solução filtrada estiver mais escura que a solução padrão, a areia contém mais impurezas orgânica do que a norma permite e deve-se realizar o ensaio de qualidade da areia (NBR 7221). 185 Encontra-se no mercado fornecedor dois tipos de ácido tânico: puro e comercial. Como a norma não prevê o tipo, ficam os laboratórios de concreto livres para utilizar um ou outro. Ocorre, porém, que o ácido tânico puro tem coloração completamente diferente do ácido tânico comercial acarretando sérios problemas quando o ensaio é executado com o ácido tânico comercial. O ácido tânico a ser utilizado no ensaio deve ser puro; A matéria orgânica contida nos agregados destinados à preparação de concreto afeta as reações do cimento, sobretudo na pega e no endurecimento inicial, diminuindo, ainda, a resistência do concreto; De acordo com a NBR 7211, o teor de impureza orgânica presente no agregado não deve exceder a 300ppm (partículas por milhão). 186 Matéria orgânica Baixa Resistência Inibe reação química entre cimento e água 18 7 A resistência à abrasão é a resistência ao desgaste superficial dos grãos de agregado quando é submetido ao atrito. Mede, portanto a capacidade do agregado não se alterar (quebrar) quando manuseado. É medida na máquina “Los Angeles” composto por um tambor cilíndrico que gira durante um tempo estabelecido com agregado mais bolas de ferro fundido no seu interior, o impacto das bolas com o agregado provoca o desgaste dos grãos. A amostra entra no ensaio com uma granulometria definida e depois do atrito, peneira novamente para medir o desgaste. A especificação de agregado para concreto NBR 7211:2009 estabelece que o índice de desgaste por abrasão não deve ser inferior a 50% em massa do material inicial. 188 189 Máquina “Los Angeles” completa conforme especificação composta por um tambor de aço cilíndrico oco de aproximadamente 500 mm de comprimento e 700 mm de diâmetro, eixo horizontal fixado em dispositivo externo que transmite um movimento de rotação ao redor dele próprio. A velocidade deve ser periférica e uniforme; Carga abrasiva que consiste em esferas de ferro ou aço fundido, com aproximadamente 48 mm de diâmetro e massa entre 390 g e 445 g; A máquina possui abertura com tampa para introduzir o agregado a ser ensaiado e as bolas de aço, a tampa deve ter trava forte, boa vedação para não permitir perda de pó e de fácil abertura; Balança com resolução de 0,5 g; Estufa capaz de manter a temperatura entre (107,5 + 2,5)ºC; Jogo de peneiras com as seguintes aberturas: 75 mm – 63 mm – 50 mm – 37,5 mm – 25 mm – 19 mm – 12,5 mm – 9,5 mm – 6,3 mm - 4,75 mm – 2,36 mm e 1,7 mm; Bandeja metálica de aproximadamente 70 x 50 x 50 cm; Colher retangular ou pá de cabo curto; Escova de fibra para limpeza das esferas (carga abrasiva) depois do ensaio. 190 191 Graduação Número de esferas Massa da carga A 12 5000 ± 25 B 11 4484 ± 25 C 8 3330 ± 25 D 6 2500 ± 25 E 12 5000 ± 25 F 12 5000 ± 25 G 12 5000 ± 25 Verificar periodicamente se as esferas satisfazem às condições físicas quanto à massa, dimensões e unidade da superfície. Tabela 1 – Carga abrasiva. (ABNT NBR NM 51) A amostra para ensaio será obtida separando, por peneiramento, as diferentes frações dos agregados, conforme a Tabela 2; Lavar e secar separadamente cada fração do agregado em estufa (107 + 2,5)º C até massa constante; Verificar qual o tipo de granulometria do material definido na Tabela 2 que mais se aproxima do agregado em estudo; pesar as quantidades correspondentes das frações obtidas no item b, até completar a massa total da amostra, nas proporções estabelecidas na Tabela 2 e misturá-las muito bem entre si. Nota: Antes de colocar a amostra na máquina, verificar a limpeza interna do tambor para evitar contaminação do agregado. 192 193 Tabela 2 – Graduação para ensaio. (ABNT NBR NM 51) Determinar a massa da amostra (M) com precisão de 1 g, secar em estufa e depois colocar a amostra
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