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DANIELA HIPÓLITO DOS SANTOS VANDERLEI PACHECO NOGUEIRA RELATÓRIO SOBRE AGLOMERANTES Guarapuava 2021 1. INTRODUÇÃO De acordo com a norma NBR – 9776 (Agregado – Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco de Chapman), massa específica é a “relação entre a massa do agregado seco em estufa (100°C a 110°C) até constância de massa e o volume iguais dos sólidos incluídos os poros impermeáveis”. A norma estabelece o método para a determinação da densidade a granel e do volume de vazios de agregados miúdos, graúdos ou de mistura dos dois, em estado compactado ou solto. Este método se aplica a agregados com dimensão máxima característica igual ou menor que 75 mm (ABNT NBR 45:2006). Determinar a massa específica dos agregados é importante, porque através dessa informação é possível calcularmos o agregado da melhor forma para a elaboração do volume do traço do concreto, por exemplo (RISSO, 2018). 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 (ABNT NBR 53:2002). A areia é um agregado miúdo, pois possui diâmetro médio característica (DMC) ≤ 4,8mm. É formada, principalmente por quartzo (SiO2), mas dependendo da composição da rocha da qual é originária, pode agregar outros minerais como: feldspato, mica, zircão, magnetita, ilmenita, mônazita, cassiterita, entre outros. Sendo um agregado miúdo, tem grande capacidade de retenção de água. Quando utilizada em obra, apresenta-se mais ou menos úmida, refletindo de forma considerável sobre a massa unitária (POERSCHKE, 2014). As principais funções dos agregados são funções econômica e técnicas, econômica, pois a redução de custos do concreto ou argamassas, a partir da redução do consumo de cimento, e técnica – redução da retração na secagem. A retração ocorre na matriz do cimento (pasta) e aumento de resistência ao desgaste. As importâncias, ocupa cerca de 70 a 80% do volume do concreto, dos materiais que constituem o concreto (cimento, agregados, argila) o agregado é o menos homogêneo, o controle tecnológico dos agregados é de extrema importância na produção de concreto e argamassa (SOUZA, 2013). O objetivo principal deste trabalho é prescrever o processo de determinação da massa específica de agregados miúdos para concreto pelo frasco de Chapman e determinar a massa unitária e do volume de vazios. Estabelecer o método de determinação da massa específica, da massa específica aparente e da absorção de água dos agregados graúdos, na condição saturados superfície seca, destinados ao uso em concreto. Determinação do inchamento da areia. Determinação da composição granulométrica 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA De acordo com a NBR 9776, massa específica é uma propriedade intrínseca do material, pois se trata da relação entre a massa do agregado seco em estufa (100º C à 110º C) até constância de massa e o volume igual do sólido, excluindo os poros permeáveis. Agregados são materiais granulosos, naturais ou artificiais, divididos em partículas de formatos e tamanhos mais ou menos uniformes, cuja função é atuar como material inerte nas argamassas e concretos aumentando o volume da mistura e reduzindo seu custo (VARELA, 2018). Segundo Petrucci (1970) define-se agregado como o material granular, sem forma e volume definidos, geralmente inerte de dimensões e propriedades adequadas para a engenharia. Os agregados conjuntamente com os aglomerantes, especificamente o cimento, formam o principal material de construção, o concreto. Agregados leves são os agregados com massa unitária inferior a 1120 kg/m3, sua aplicação principal é na produção de concretos leves, essa menor massa é devido a sua microestrutura celular e altamente porosa (VARELA, 2018). Areia é um exemplo de agregado leve, são obtidas da desagregação de rochas apresentando-se com grãos de tamanhos variados. Podem ser classificadas, pela granulometria, em: areia grossa, média e fina. Deve ser sempre isenta de sais, óleos, graxas, materiais orgânicos, barro, detritos e outros. Podem ser usadas as retiradas de rio e ou do solo (jazida). Não devem ser usadas a areia de praia (por conter sal) e a areia com matéria orgânica, que provocam trincas nas argamassas e prejudicam a ação química do cimento (VARELA, 2018). A indústria da construção civil é considerada uma das esferas da economia mundial que mais consome energia e que extrai grande quantidade de recursos naturais para a produção de materiais de construção. Um dos componentes do concreto é o agregado graúdo, sendo a brita atualmente o composto mais utilizado para esta finalidade. Em sendo um produto proveniente da quebra de pedras naturais (MARTINELLI, JÚNIOR, 2014). Comercialmente, a brita de origem granítica é mais procurada que a de origem calcária, devido ao não conhecimento desta, assim como, algumas características menos favoráveis da pedra calcária comparada à pedra granítica, como sua dureza inferior (MARTINELLI, JÚNIOR, 2014). Segundo o Instituto Brasileiro de Mineração, nas últimas duas décadas, pelo menos oito grandes grupos que trabalham com extração de calcário e beneficiamento de calcário demonstraram interesse em instalar unidades industriais no Brasil, locadas no Oeste do RN e parte do Vale do Jaguaribe, no estado do CE, pois estas regiões têm aflorando mais de 20 mil quilômetros quadrados de rocha calcária, com espessura que varia de 50 a 400 metros (MARTINELLI, JÚNIOR, 2014). Esta estimativa, que já foi comprovada e está pronta para ser explorada, é do Departamento Nacional de Produção Mineral do Brasil. O departamento afirma que o Rio Grande do Norte tem a maior reserva de calcário, de boa qualidade, do Brasil. No entanto, nem todo o calcário disponível serve para a fabricação de cimentos, sendo classificado como material de segundo plano. Este material não possui ainda uma destinação amplamente conhecida, e sua utilização como pedra a ser britada ainda necessita de investigações (MARTINELLI, JÚNIOR, 2014). Massa unitária é a relação entre a massa do agregado lançado no recipiente de acordo com o estabelecido nesta Norma e o volume desse recipiente, volume de vazios são os espaços entre os grãos de uma massa de agregado (ABNT NBR 45:2006). Os agregados miúdos têm grande capacidade de retenção de água, portanto, na preparação de concretos em que o agregado é proporcionado em volume, é importante considerar o inchamento devido à absorção de água do agregado miúdo conforme a granulometria, podendo variar de 20 a 40%. O inchamento varia com a umidade e, conhecendo-se a curva de inchamento (inchamento em função da umidade), basta que se determine a umidade para que se obtenha essa característica. Em linhas gerais a tensão superficial da película de água aumenta a bolha, os grãos de areia se separam. Depois de certa umidade a água toma os esforços e os grãos descem por adensamento (GUERRA, 2013). 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. A composição granulométrica é a característica de um agregado de maior aplicação na prática, principalmente para: determinação do módulo de finura e dimensão máxima característica da curva granulométrica, a curva granulométrica permite planejar um melhor empacotamento dos grãos de agregados, com isso reduzir vazios e melhorar a interface pasta agregado, controlar a homogeneidade dos lotes recebidos na obra, elaborar a dosagem do concreto. A classificação de um agregado é determinada comparando sua composição granulométrica com as faixas granulométricas especificadas em normas(GUERRA, 2013). 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Materiais 3.1.1 Agregados – Determinação da massa unitária. Os métodos utilizados para a realização dos ensaios do relatório estão contidos na NBR NM 45:2006. • Recipiente; • Areia; • Haste. 3.1.2 Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Os métodos utilizados para a realização dos ensaios do relatório estão contidos na NBR 9776/1987. • Areia; • Peneira; • Funil; • Frasco de Chapman; • Água. 3.1.3 Massa especifica e absorção de água do agregado graúdo – brita Os métodos utilizados para a realização dos ensaios do relatório estão contidos na NBR NM 53:2002 • Balança; • Recipiente; • Peneira de ensaio; • Tanque de água; • Amostras de brita. 3.1.4 Massa unitária do agregado graúdo – brita Os métodos utilizados para a realização dos ensaios do relatório estão contidos na NBR NM 45:2006 • Balança; • Haste de adensamento; • Recipiente; • Pá; • Estufa. 3.1.5 Determinação do inchamento da areia Os métodos utilizados para a realização dos ensaios do relatório estão contidos na NBR 6467:2006 • Balança; • Régua rígida; • Recipiente; • Pá; • Estufa; • Cápsula; • Proveta; • Amostragem. 3.1.6 Determinação da composição granulométrica Os métodos utilizados para a realização dos ensaios do relatório estão contidos na NBR NM 248:2001 • Balança; • Estufa; • Peneiras; • Agitador mecânico de peneiras; • Bandejas; • Fundo avulso de peneira. 3.2 Métodos 3.2.1 Agregados – Determinação da massa unitária. Inicialmente foi peneirada a areia utilizando a peneira de 4,8mm para isso utilizou-se uma amostra de areia que já havia sido seca com antecedência de 24 horas na temperatura de 100°C na estufa. Para realizar-se o ensaio da massa unitária pesou-se o recipiente vazio e preencheu-o com 1/3 de areia, golpeou-se com a haste 25 vezes e então preencheu-se 2/3 com areia, golpeou-se mais 25 vezes com a haste e preencheu-se 3/3 com areia, golpeou-se mais 25 vezes com a haste e posteriormente nivelou-se a camada superficial do agregado com as mãos, de forma a rasá-la com a borda superior do recipiente, feito isso pesou-se o mesmo e então com o auxílio de uma régua mediu-se a dimensão do recipiente para calcular-se o volume do cilindro. 3.2.2 Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Inicialmente mediu-se 200mL de água na proveta de vidro, transferiu- se essa água para o frasco de Chapman e fez-se a leitura inicial exatamente em 200mL, posteriormente separou-se uma amostra de areia peneirada seca de 500g e inseriu-se no frasco com o auxílio de um funil quando a areia entrou foi deslocado o volume inicial de água fazendo então a leitura do volume final sendo ele 394mL. 3.2.3 Massa especifica e absorção de água do agregado graúdo – brita Primeiramente separou-se uma quantidade de brita que já estava submersa em água em um pano e secou-se a superfície dessa brita e passou-se a mesma nessa condição saturada superfície seca para um recipiente que já havia sido pesado vazio, posteriormente levou-se o recipiente preenchido até a balança e pesou-se a massa do recipiente mais a brita na condição saturada superfície seca. Em seguida na balança hidrostática pesou-se a brita dentro do recipiente submersa em água e registrou-se a massa, posteriormente retirou-se a brita desse recipiente e passou-se para outro e foi levado até a estufa por 24 horas para posteriormente ser pesada sua massa na condição seca. Nesse ensaio foram pesadas 3 situações, sendo a primeira situação quando a brita estava totalmente submersa em água e secou-se sua superfície com o pano e então mediu-se sua massa, a segunda situação quando foi colocada na balança hidrostática e pesou-se a massa submersa e a terceira depois que colocada na estufa é pesada sua massa seca. 3.2.4 Massa unitária do agregado graúdo – brita Inicialmente com o auxílio de uma régua mediu-se a dimensão do recipiente para calcular-se o volume do cilindro. Para a realização do ensaio utilizou-se uma amostra de brita que já havia sido seca com antecedência de 24 horas na temperatura de 100°C na estufa. Posteriormente pesou-se o recipiente vazio e preencheu-o com 1/3 de brita, golpeou-se com a haste 25 vezes e então preencheu-se 2/3 com brita, golpeou-se mais 25 vezes com a haste e preencheu-se 3/3 com brita, golpeou-se mais 25 vezes com a haste e posteriormente levou-se o recipiente preenchido até a balança e pesou-se a massa do recipiente mais a brita. 3.2.5 Determinação do inchamento da areia Inicialmente foi determinada a massa do recipiente vazio, sendo ela 0,855kg para assim determinar o seu volume, sendo ele 2,98 dm³ e realizar o ensaio da massa unitária, sendo ela 6,335kg. A amostra seca foi distribuída numa lona para determinação da sua massa unitária, posteriormente inseriu-se o agregado seco dentro do recipiente até chegar ao topo e pesou-se para obter-se a massa do agregado mais o recipiente, posteriormente adicionou-se água em quantidades sucessivas para obter- se teores de umidade próximos aos seguintes valores: 0,5%, 1%, 2%, 4%, 5%, 7%, 9% e 12%, a cada adição de água fez-se uma homogeneização cuidadosa de forma manual evitando a perda de material e retirou-se uma porção da amostra homogeneizada para determinação de sua massa unitária sempre registrando os resultados obtidos, retirou-se outra porção de amostra homogeneizada para o preenchimento de uma das cápsulas, identificando cada cápsula. Após adicionar-se água em quantidades sucessivas, as cápsulas contendo agregados com diferentes teores de umidade foram submetidas a determinação da massa de cada cápsula contendo o agregado e registrou-se o resultado obtido, posteriormente colocou-se as cápsulas destampadas e devidamente identificadas na estufa mantida a (100 ± 5)°C, para a secagem do agregado durante 24 horas para após a retirada determinar-se a sua massa. Todos os resultados obtidos no ensaio constam nas tabelas 1, 2, 3 e 4 no item 4.5 (RESULTADOS E DISCUSSÕES). 3.2.6 Determinação da composição granulométrica Inicialmente pegou-se as peneiras limpas, formando um conjunto, com abertura de malha em ordem crescente da base para o topo, encaixando o fundo na base, posteriormente pegou-se mais três recipientes e colocou-se respectivamente: 500g de areia, 1kg de brita 0 e 1kg de brita 1. Colocou-se a amostra de areia (500g) na peneira superior, de modo a evitar a formação de uma camada espessa de material sobre qualquer uma das peneiras, para evitar a deformação da tela e prejuízos ao peneiramento. As quantidades máximas em cada peneira estão na Tabela 5 em Resultados e Discussões. Levou-se o conjunto de peneiras até o agitador mecânico para promover a agitação por 3 minutos, retirou-se o conjunto do agitador e levou-se até a balança, pegou-se um recipiente vazio de massa igual a 169,38g e transferiu-se o material retido em bandeja identificada. Escovou-se a peneira dos dois lados, colocando o resíduo interno na bandeja e o externo no fundo. Todo material do fundo foi acrescentado à peneira seguinte. Procedeu-se assim para as demais peneiras anotando sempre seus respectivos valores. Posteriormente foi feito o mesmo procedimento com as britas 0 e 1 anotando-se sempre os valores conforme a Tabela 6 e Tabela 7 em Resultados e Discussões. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Agregados – Determinação da massa unitária. A massa unitária deve ser calculada pela fórmula seguinte: 𝜌𝑎𝑝 = 𝑀𝑎𝑟 − 𝑀𝑟 𝑉 Onde: ρap: é a massa unitária do agregado, em quilogramas por metro cúbico; Mar: é a massa do recipiente mais o agregado, em quilogramas; Mr: é a massa do recipiente vazio, em quilogramas; V:é o volume do recipiente, em metros cúbicos. Dados: Mar= 5,51kg Mr= 0,865kg 𝑉 = á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑉 = (π ∗ R2) ∗ 𝐻 R= 7,5 cm H= 17cm 𝑉 = (π ∗ 0,0752 )*0,17 V= 0,0030m³ Então: 𝜌𝑎𝑝 = 𝑀𝑎𝑟 − 𝑀𝑟 𝑉 𝜌𝑎𝑝 = 5,51𝑘𝑔 − 0,865𝑘𝑔 0,003𝑚3 𝜌 = 4,645𝑘𝑔 0,003𝑚3 𝜌 = 1.548,33𝑘𝑔/𝑚³ Segundo a NBR NM 45:2006 a massa unitária é a massa da unidade de “volume aparente” do agregado, isto é, incluindo na medida deste volume os vazios entre os grãos, por isso, nesse ensaio considera-se que contém volumes vazios de ar entre as partículas de areia. 4.2 Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman A massa específica deve ser calculada pela fórmula seguinte: 𝛾 = 500 𝐿 − 200 Onde: γ: é a massa específica do agregado miúdo; deve ser expressa em g/cm3; L: é a leitura do frasco (volume ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo). Dados: L = 394mL Então: 𝛾 = 500 𝐿 − 200 𝛾 = 500 394 − 200 𝛾 = 2,577𝑔/𝑐𝑚³ A determinação dessa característica (massa específica) é essencial, pois é a partir desta que modificações nos traços em massa para volume e volume para massa são realizadas, bem como é um importante dado para o cálculo do consumo de material utilizado por metro cúbico de concreto. Nesse ensaio mede-se o valor real de 1 grão de agregado, pois não tem ar dentro do frasco, todo o ar está sendo preenchido por água, essa é a diferença de um ensaio pra outro e por esse motivo o valor desse é superior, pois: 1.548,33𝑘𝑔 𝑚3 ≡ 1,55𝑔 𝑐𝑚3 Segundo Petrucci (1970), a massa específica real do agregado miúdo gira em torno de 2,65 Kg/dm3. 4.3 Massa específica e absorção de água de agregado graúdo – brita A massa específica deve ser calculada pela fórmula seguinte: 𝑑 = 𝑚 𝑚𝑠 − 𝑚𝑎 onde: d: é a massa específica do agregado seco, em gramas por centímetro cúbico; 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. Dados: M= 0,95795kg Ma= 0,6377kg Ms=0,657kg Então: 𝑑 = 0,95795 0,657 − 0,6377 𝑑 = 49,63 𝑘𝑔 4.4 Massa unitária do agregado graúdo – brita A massa unitária deve ser calculada pela fórmula seguinte: 𝜌𝑎𝑝 = 𝑀𝑎𝑟 − 𝑀𝑟 𝑉 Onde: ρap: é a massa unitária do agregado, em quilogramas por metro cúbico; Mar: é a massa do recipiente mais o agregado, em quilogramas; Mr: é a massa do recipiente vazio, em quilogramas; V: é o volume do recipiente, em metros cúbicos. Dados: Mar= 5,92kg Mr= 0,755kg 𝑉 = á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑉 = (π ∗ R2) ∗ 𝐻 R= 7,5 cm H= 17cm 𝑉 = (π ∗ 0,0752 )*0,17 V= 0,0030m³ Então: 𝜌𝑎𝑝 = 𝑀𝑎𝑟 − 𝑀𝑟 𝑉 𝜌𝑎𝑝 = 5,92𝑘𝑔 − 0,755𝑘𝑔 0,003𝑚3 𝜌 = 5,165𝑘𝑔 0,003𝑚3 𝜌 = 1.721,66𝑘𝑔/𝑚³ 4.5 Determinação do inchamento da areia O ensaio do inchamento consiste em adicionar água a uma amostra, e depois verificar o seu volume. Após essas operações, será encontrado um Coeficiente Médio de Inchamento (CMI) junto a uma umidade crítica. Todo o ensaio é orientado pela norma NBR 6467:2006 – Determinação do inchamento de agregados miúdos. Pode-se observar os resultados da massa unitária obtidos conforme a Tabela 1 utilizando as seguintes equações: 𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 (%) 100 ∗ 𝑚𝑖 Onde: Teor de água: Porcentagem desejada para cada amostra; Mi: Massa de areia seca inicial, em quilogramas. Dados: Mi: 6,335kg Para obter-se a quantidade de água a ser adicionada em mL: Dividiu-se a porcentagem desejada por 100 e multiplicou-se pela massa da amostra de areia seca inicial, tendo assim o resultado em litros, então o resultado foi multiplicado por 1000 para obter-se a quantidade em mL. 0,5% 100 ∗ 6,335𝑘𝑔 = 0,031675 * 1000 = 31,67mL Repetiu-se o cálculo para todos os teores de água (%) desejados conforme os resultados na Tabela 1. Para obter-se a massa do agregado (kg): Utilizou-se a massa total (recipiente + agregado) menos a massa do recipiente vazio, ambos já haviam sido pesados. Para o teor 0,0%: 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 5,025 − 0,855 = 4,17𝑘𝑔 Repetiu-se o cálculo para todos os teores de água (%) desejados conforme os resultados na Tabela 1. Para obter-se o coeficiente de inchamento 𝛾( 𝑘𝑔 𝑑𝑚3 ): Utilizou-se a massa do agregado obtida no cálculo anterior dividida pelo volume do recipiente em dm³. Para o teor 0,0%: 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝛾 ( 𝑘𝑔 𝑑𝑚3 ) 4,17 2,98 = 1,40𝑘𝑔/𝑑𝑚³ Repetiu-se o cálculo para todos os coeficientes de inchamento conforme os resultados na Tabela 1. TABELA 1 – MASSA UNITÁRIA MASSA UNITÁRIA Teor de água (%) Quantidade de água adicionada (mL) Massa total (rec. + ag.) (kg) Massa do rec. (kg) Massa do ag. (kg) Volume do rec. (dm³) ɣ (kg/dm³) 0,0 0 5,025 0,855 4,17 2,98 1,40 0,5 31,67 5,075 4,22 1,24 1,0 31,67 4,805 3,95 0,97 2,0 63,3 4,225 3,37 0,39 3,0 63,3 4,090 3,23 0,25 4,0 63,3 4,070 3,21 0,23 5,0 63,3 4,055 3,20 0,22 7,0 126,6 4,080 3,22 0,24 9,0 126,6 4,045 3,27 0,29 12,0 190,05 4,190 3,33 0,35 Fonte: Hipólito, 2021. Para calcular o teor de umidade do agregado contido em cada cápsula foi utilizada a seguinte equação: ℎ = ( 𝑚𝑖 − 𝑚𝑓 𝑚𝑓 − 𝑚𝑐 ) ∗ 100 Onde: h: teor de umidade do agregado, em porcentagem; Mi: massa inicial da cápsula com o material em ensaio, em gramas; Mf: massa após a secagem, da cápsula com o material em ensaio, em gramas; Mc: massa da cápsula, em gramas. Para o teor 0,5%: ℎ = ( 9,35 − 9,33 9,33 − 6,55 ) ∗ 100 = 0,23% Repetiu-se o cálculo para todos os teores de umidade conforme os resultados na Tabela 2. TABELA 2 – TEOR DE UMIDADE TEOR DE UMIDADE Teor de água (%) Massa da cápsula (g) h (%) Mc (vazia) Mi (com areia úmida) Mf (com areia seca) 0,0 5,63 0,5 6,55 9,35 9,33 0,23 1,0 6,07 14,67 14,63 0,46 2,0 6,38 18,22 18,09 1,11 3,0 6,53 16,86 16,66 1,97 4,0 6,49 17,10 16,77 3,21 5,0 6,35 12,43 12,20 3,93 7,0 6,92 14,70 14,31 5,26 9,0 6,60 19,94 18,90 8,45 12,0 5,67 20,82 19,29 11,23 Fonte: Hipólito, 2021. Para cada teor de umidade foi calculado o coeficiente de inchamento utilizando a seguinte equação: ( 𝑉ℎ 𝑉𝑠 ) = ( 𝛾𝑠 𝛾ℎ ) ∗ 100 + ℎ 100 Onde: Vh: Volume do agregado com um determinado teor de umidade (h), em centímetros cúbicos; Vs: Volume do agregado seco em estufa, em centímetros cúbicos; Vh/Vs: Coeficiente de inchamento do agregado; 𝛾ℎ: massa unitária do agregado com um determinado teor de umidade (h), em gramas por centímetro cúbico; 𝛾𝑠: massa unitária do agregado seco em estufa, em gramas por centímetro cúbico. Para o teor 0,5%: ( 𝑉ℎ 𝑉𝑠 ) = ( 1,40 1,24 ) ∗ (100 + 0,23) 100 = 1,12 Repetiu-se o cálculo para todos os coeficientes de inchamento conforme os resultados na Tabela 3. TABELA 3 – COEFICIENTE DE INCHAMENTO COEFICIENTE DE INCHAMENTO Teor de água (%) ɣseca(kg/dm³) ɣúmida(kg/dm³) h (%) CI (Vh/Vs) 0,0 1,40 1,40 0,5 1,40 1,24 0,23 1,12 1,0 1,40 0,97 0,46 1,45 2,0 1,40 0,39 1,11 3,62 3,0 1,40 0,25 1,97 5,71 4,0 1,40 0,23 3,21 6,27 5,0 1,40 0,22 3,93 6,60 7,0 1,40 0,24 5,26 6,13 9,0 1,40 0,29 8,45 5,21 12,0 1,40 0,35 11,23 4,05 Fonte: Hipólito, 2021. Posteriormente foram assinalados os valores (h, Vh/Vs), conforme a tabela 4 em gráfico (gráfico 1, 2 e 3) e traçada a curva de inchamento, de modo a obter-se uma representação aproximada do fenômeno. TABELA 4– GRÁFICO Fonte: Hipólito, 2021. GRÁFICO h (%) CI (Vh/Vs) 0,23 1,12 0,46 1,45 1,11 3,62 1,97 5,71 3,21 6,27 3,93 6,60 5,26 6,13 8,45 5,21 11,23 4,05 Gráfico 1 – CURVA DE INCHAMENTO Fonte: Hipólito, 2021. Gráfico 2 – CURVA DE INCHAMENTO Fonte: Hipólito, 2021. 1,12 1,45 3,62 5,71 6,27 6,6 6,13 5,21 4,05 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2 4 6 8 10 12 V h /V s h (%) CURVA DE INCHAMENTO Gráfico 3 – CURVA DE INCHAMENTO Fonte: Nogueira, 2021. LEGENDA: Reta vermelha: Reta (r) paralela ao eixo das umidades, tangente a curva (o ponto de tangência é o ponto A); Reta verde: Corda (s) que une a origem das coordenadas ao ponto de tangência da reta traçada ao ponto A); Reta roxa: Tangente (t) a curva, paralela a corda definida na alínea anterior; Reta Alaranjada: Reta (u) paralela ao eixo das ordenadas, correspondente a interseção entre as retas (r) e (t), obtendo-se sobre a curva o ponto B. A interseção da reta (u) com o eixo das abscissas corresponde a umidade crítica (onde está circulado). Inchamento de agregado miúdo: Fenômeno de variação do volume aparente provocado pela adsorção de água livre pelos grãos e que incide sobre sua massa unitária (BAUER, 2000). • A areia na obra apresenta-se normalmente úmida e o teor de umidade varia normalmente de 4 a 6%. • Ensaios mostram que a água livre aderente aos grãos provoca um afastamento entre eles. Deste afastamento resulta o inchamento. • O inchamento depende da composição granulométrica e do grau de umidade. É maior para areias mais finas. • O inchamento aumenta com o acréscimo de umidade até um teor de 4 a 6%, sendo que nesta faixa se dá o inchamento máximo após estes teores o inchamento decresce. O coeficiente de inchamento é determinado pela média aritmética entre os coeficientes de inchamento máximo (ponto A) e aquele correspondente a umidade crítica (ponto B), logo: 𝐶𝑙 = 𝐶𝑙𝑚á𝑥 + 𝐶𝑙𝑐𝑟𝑖𝑡 2 = 6,6 + 3,7 2 = 5,15% Umidade crítica: é o teor de umidade acima do qual o inchamento permanece praticamente constante. Em linhas gerais a tensão superficial da película de água aumenta a bolha, os grãos de areia se separam (BAUER, 2000). 4.6 Determinação da composição granulométrica Segundo a NBR NM 248:2001 para cada uma das amostras de ensaio, calcular a porcentagem retida, em massa, em cada peneira, com aproximação de 0,1%. As amostras devem apresentar necessariamente a mesma dimensão máxima característica e, nas demais peneiras, os valores de porcentagem retida individualmente não devem diferir mais que 4% entre si. A diferença pode ter sido causada ou por perda de material ou por questão de sensibilidade da balança utilizada no ensaio. Pode-se observar os resultados da composição granulométrica obtidos conforme o gráfico 4, 5 e 6 e a Tabela 5 para a areia, Tabela 6 para a brita 0 e Tabela 7 para a brita 1. A massa retida foram os resultados obtidos no ensaio, então a porcentagem retida calcula-se pela seguinte fórmula: 𝑚𝑖(𝑔) 𝑚𝑟(𝑔) = 100% 𝑥 Onde: Mi: Massa inicial da amostra em gramas; Mr: massa retida da amostra em gramas; X: % retida. A massa retida acumulada (g) calcula-se pela somatória das massas retidas (g). A porcentagem retida acumulada calcula-se pela somatória das porcentagens retidas acumuladas. O Módulo de Finura (MF) calcula-se pelo somatório das porcentagens retidas acumuladas da série NORMAL dividido por 100. Areia Fina - Módulo de finura 1,55 a 2,20 Na faixa da zona utilizável inferior Dimensão máxima característica (DMC) é a peneira na qual ficou retido acumulado uma porcentagem de grãos menor ou igual a 5%. • Amostra de areia Massa inicial: 500g TABELA 5 – Composição granulométrica areia Série # (mm) Massa Retida % Retida Massa Retida Acum (g) % Retida Acum 38 0,00 0,00 0,00 0,00 25 0,00 0,00 0,00 0,00 19 0,00 0,00 0,00 0,00 9,5 0,00 0,00 0,00 0,00 4,8 16,71 3,34 16,71 3,34 2,4 3,73 0,75 20,44 4,09 1,2 9,75 1,95 30,19 6,04 BRITA 0,6 37,64 7,53 67,83 13,57 0,3 169,09 33,82 236,92 47,39 AREIA 0,15 207,23 41,45 444,15 88,84 0,075 46,24 9,25 490,39 98,09 FUNDO 7,03 1,41 497,42 99,5 TOTAL 497,42 99,5 MF 1,63 AREIA FINA DMC 2,4 Fonte: Hipólito, 2021. • Amostra de brita 0 Massa inicial: 1000g TABELA 6 – Composição granulométrica brita 0 Série # (mm) Massa Retida % Retida % Retida Acum 38 0,00 0,00 0,00 25 0,00 0,00 0,00 19 0,00 0,00 0,00 12,5 0,00 0,00 0,00 9,5 50,00 5,00 5,00 4,8 882,40 88,24 93,24 2,4 53,35 5,33 98,57 1,2 1,75 0,17 98,74 0,6 0,51 0,05 98,79 0,3 0,40 0,04 98,83 BRITA 0,15 0,53 0,05 98,88 0,075 0,17 0,01 98,89 AREIA FUNDO 2,72 0,27 99,16 TOTAL 991,83 99,18 MF 6,909 DMC 9,500 Fonte: Hipólito, 2021. • Amostra de brita 1 Massa inicial: 1000g TABELA 7 – Composição granulométrica brita 1 Série # (mm) Massa Retida % Retida % Retida Acum 38 0,00 0,00 0,00 25 0,00 0,00 0,00 19 0,00 0,00 0,00 9,5 825,17 82,51 82,51 4,8 217,12 21,71 104,22 2,4 3,75 0,37 104,60 1,2 0,03 0,00 104,60 0,6 0,00 0,00 104,60 0,075 0,04 0,00 104,61 AREIA BRITA FUNDO 2,84 0,29 104,89 TOTAL 1048,95 104,89 MF 6,051 DMC 2,400 Fonte: Hipólito, 2021. GRÁFICO 4 – Curva Granulométrica Fonte: Hipólito, 2021. 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CURVA GRANULOMÉTRICA AREIA BRITA 0 BRITA 1 GRÁFICO 5 – Curva Granulométrica Fonte: Hipólito, 2021. GRÁFICO 6 – Curva Granulométrica Fonte: Nogueira, 2021. 5. CONCLUSÃO 5.1 Agregados – Determinação da massa unitária Pode-se concluir que o ensaio de Determinação da massa unitária seguindo as informações obtidas, referente à NBR NM 45:2006 foi realizado de forma satisfatória com resultados esperados. 5.2 Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman Pode-se concluir que o ensaio de Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman, referente à NBR 9776/1987 foi realizado de forma satisfatória com resultados esperados. 5.3 Massa específica e absorção de água de agregado graúdo – brita Pode-se concluir que o ensaio de Determinação de massa específica e absorção de água de agregado graúdo, referente à NBR NM 53:2002 foi realizado de forma satisfatória com resultados esperados. 5.4 Massa unitária do agregado graúdo – brita Pode-se concluir que o ensaio de Determinação da massa unitária, referente à NBR NM 45:2006 foi realizado de forma satisfatória com resultados esperados. 5.5 Determinação do inchamento da areia A experiência realizada para a determinação do inchamento da areia mostrou que a água absorvida, aderente aos grãos, provoca afastamento entre eles, resultando no inchamento. Podemos dizer então, que a areia seca é mais “pesada” que a areia úmida, pois essa umidade superficial aderente aos grãos ocasiona um aumento no volume total. 5.6 Determinação da composição granulométrica O teor de umidade da areia varia normalmente de 4 a 6%, logo, foi obtido um resultado satisfatório no ensaio realizado. Em relação ao material do ensaio a granulometria do agregado miúdo (modulo de finura igual a 1,63) está dentro dos limites da zona utilizável inferior – areia fina, a granulometria do agregado graúdo Brita 0 (dimensão máxima igual a 9,5mm) está dentro dos limites da Brita 0 ou pedrisco: de 4,8 mm a 9,5 mm, e a granulometria do agregado graúdo Brita 1 está fora dos limites que são: de 9,5 a 19mm, isso pode ter ocorridopor conta das imperfeições do sistema de medição, as limitações do operador ou as influências de condições externas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9776:1987: Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Rio de Janeiro, p. 1. 2021. 2. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45:2006: Agregados – Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, p. 1. 2021. 3. POERSCHKE, Nelson. Determinação do inchamento do agregado miúdo – Areia. Relatório (Engenharia Civil) – Universidade Federal de Roraima. Boa Vista, p. 6. 2014. 4. SOUZA, Júlio. Materiais e construção civil. Trabalhos gratuitos, 2013. Disponível em:https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Eng-Civil- 38260.html. Acesso em: 05, setembro 2021. 5. GUERRA, Ruy. Ensaio de Inchamento da Areia (NBR 6467:2006). Clube do concreto, 2013. Disponível em:<http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo- ensaio-de-inchamento-da.html>. Acesso em: 28, agosto 2021. 6. GUERRA, Ruy. Granulometria e módulo de finura. Clube do concreto, 2013. Disponível em:http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo- composicao-granulometrica.html. Acesso em: 05, setembro 2021. 7. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 53:2002: Agregado graúdo - Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro, p. 5. 2021. 8. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45:2006: Agregados – Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, p. 1. 2021. 9. RISSO, Jeisa. NBR 9776:1987: Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Relatório (Engenharia Civil) – Multivix Serra. Espírito Santo, p. 1. 2018. 10. VARELA, Marcio. Apostila De Materiais De Construção Curso Técnico Em Edificações. Instituto Federal De Educação, Ciência E Tecnologia Do Rio Grande Do Norte – Campus De Natal Central. Rio Grande do Norte, p. 3. 2018. 11. SILVA Júnior, F. A. da; MARTINELLI, A. E. Análise das propriedades do agregado graúdo: brita de origem calcária, proveniente do rejeito da fabricação de cimentos, para compósitos cimentícios. Universidade Federal Rural do Semi- árido (UFERSA) – Departamento Ciências Ambientais e Tecnológicas (DCAT) – Campus Leste. Rio Grande do Norte, p. 2. 2014. https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Eng-Civil-38260.html https://www.trabalhosgratuitos.com/Outras/Diversos/Eng-Civil-38260.html http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo-ensaio-de-inchamento-da.html http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo-ensaio-de-inchamento-da.html http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo-ensaio-de-inchamento-da.html http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo-composicao-granulometrica.html http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo-composicao-granulometrica.html 12. BAUER, L. ª F. “Materias de Construção” volumes 1 e 2, 2000 Editora Livros Técnicos e Científicos, São Paulo – SP.
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