Lab 2 - Relatorio

Curso: Engenharia Civil

Disciplina: Tecnologia de Concreto e Argamassa

Professora: Angélia Faddoul

2a EXPERIÊNCIA - ENSAIOS DE AGREGADOS

- Índice de forma (agregado graúdo)

- Massa unitária da areia

- Massa específica da areia

- Umidade superficial do agregado miúdo (Chapman)

Alunos:

Elidalberto Maciel Batista – Matrícula: 201403295

SUMÁRIO

1.0 INTRODUÇÃO..................................................................................................3

2.0 OBJETIVOS......................................................................................................3

3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................4

3.1 Índice de forma (agregado graúdo)...........................................................4

3.2 Massa unitária..............................................................................................4

3.3 Massa Específica.........................................................................................5

3.4 Umidade superficial do agregado miúdo (Chapman)..............................5

4.0 MATERIAIS E MÉTODOS DOS ENSAIOS......................................................6

4.1 Índice de forma (agregado graúdo)...........................................................6

4.2 Massa unitária da Areia e da brita (µ)........................................................7

4.3 Massa Específica da Areia (ρ)....................................................................8

4.4 Umidade superficial do agregado miúdo - Chapman (h).......................10

5.0 RESULTADOS...............................................................................................11

5.1 Índice de forma (agregado graúdo).........................................................11

5.2 Determinação da massa unitária da areia e brita...................................11

5.3 Determinação da massa específica da areia...........................................12

5.4 Determinação da umidade superficial do agregado miúdo (Chapman)...

6.0 ANÁLISE DOS RESULTADOS......................................................................13

6.1 Índice de forma (agregado graúdo).........................................................13

6.2 Massa unitária............................................................................................14

6.3 Massa específica.......................................................................................14

6.4 Umidade superficial do agregado miúdo - Chapman.............................15

7.0 CONCLUSÕES...............................................................................................15

8.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS...............................................................16

3

1.0 INTRODUÇÃO

Este relatório descreve os procedimentos, resultados, conclusões e demais

informações referentes à segunda experiência da disciplina de Tecnologia de

Concreto e Argamassa, do curso de Engenharia Civil do Instituto de Ensino Superior

Planalto – IESPLAN, realizada no dia 18 de março de 2015, que tratou de ensaios

de agregados.

Segundo Ribeiro et al. “Agregados é a determinação genérica dada aos

materiais que são acrescentados ao cimento e à água para se obterem as

argamassas e os concretos. Os agregados apresentam-se em forma de grãos, tais

como as areias e britas, e devem ser inertes, ou seja, não devem provocar reações

indesejáveis. Os agregados constituem aproximadamente 70% do volume total dos

produtos em que são utilizados, desempenhando, em consequência, um importante

papel do ponto de vista do custo total dos mesmos. Além disso, propiciam uma

menor retração das pastas formadas por cimento e água e aumentam a resistência

ao desgaste superficial das argamassas e concretos.”.

Considerando o exposto acima, a perfeita caracterização de um agregado é

de suma importância para determinar seu desempenho, frente às condições sob as

quais irá atuar. Essa caracterização, de modo geral, pode ser feita em laboratório

onde uma série de ensaios é utilizada para a predição do seu comportamento

posterior quando em serviço. Dentre os ensaios possíveis, foram selecionados os

seguintes: índice de forma (agregado graúdo), massa unitária da areia, massa

específica da areia e umidade superficial do agregado miúdo (Chapman), que serão

detalhados nos itens subsequentes.

2.0 OBJETIVOS

Este trabalho procurou caracterizar uma amostra de areia (agregado miúdo -

0,075 ‹ ϕ ‹ 4,8 mm) e uma amostra de pedra britada (agregado graúdo - 4,8 ‹ ϕ ‹ 152

mm). Para isto foram determinados os seguintes parâmetros: índice de forma

(agregado graúdo), massa unitária da areia, massa específica da areia e umidade

superficial do agregado miúdo (Chapman), que serão descritos com maiores

detalhes adiante.

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3.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Índice de forma (agregado graúdo)

Segundo Bauer, “os grãos dos agregados não têm forma geometricamente

definida. Quanto a dimensões, comprimento, largura e espessura, classificam-se em

alongados, cúbicos, lamelares e discoides conforme seja a relação entre as três

dimensões, que definem o coeficiente de forma... A forma dos grãos tem efeito

importante no que se refere à compacidade, à trabalhabilidade das argamassas e ao

ângulo de atrito interno... Nos agregados industrializados, a forma dos grãos

depende da natureza da rocha e do tipo de britador... O índice de forma (NBR 7809)

é a relação entre a maior dimensão c (comprimento) e a menor dimensão e

(espessura), determinada por meio de paquímetros (I = c/e). O índice de um

agregado é a média ponderada dos índices de 200 grãos obtidos de uma amostra

quarteada.”.

Este índice permite avaliar a qualidade de um agregado graúdo em relação à

forma dos grãos, considerando que os agregados com grãos de forma cúbica tida

como forma ótima para agregados britados, terão índice próximo de 1; os grãos

lamelares apresentarão valores bem mais altos, sendo considerado aceitável o limite

de 3.

3.2 Massa unitária

Segundo Ribeiro et al. “Os agregados podem ser classificados, quanto a sua

massa unitária (relação entre a massa e o volume de sólidos, incluindo os vazios),

em normais, leves ou pesados, o que influi no tipo de aplicação a que se destinam.

Cabe observar que o conceito de massa específica (relação entre a massa e o

volume de sólidos, excluindo os vazios) leva a um tipo de classificação similar.”.

Segundo Daher et al. “A massa unitária é de grande importância nos cálculos

das construções para determinar o peso próprio da edificação, e também o peso

para o transporte de materiais.”.

A amostra deve ser trabalhada sem qualquer adensamento, procurando

assim reproduzir a situação da obra, na qual a massa unitária será levada em

consideração no cálculo de dosagem do concreto ou na dosagem da argamassa.

A massa específica unitária é uma medida indireta da compacidade do grão

do material, pois quanto menor a massa específica mais leve é o material ou mais

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vazios ele possui. No caso de agregados, esses vazios não devem ser confundidos

com os vazios entre os grãos (volume aparente), mas sim os vazios do próprio grão

do agregado, que também interferem na porosidade do mesmo. Quando o agregado

entra em misturas de concreto e argamassas, a massa específica também é

utilizada no cálculo da quantidade de materiais para cada metro cúbico de mistura.

Quanto maior for a massa específica dos agregados maior será o peso do concreto.

A massa específica pode ser expressa em g/cm³, kg/dm³ ou t/m³.

3.3 Massa Específica

É a relação entre a massa e o volume de sólidos, excluindo os vazios.

Segundo Bauer, “a determinação da massa específica do agregado miúdo é

feita, conforme estabelece a NBR 9976, com auxílio do frasco especial, denominado

frasco de Chapman, que permite medir o volume total ocupado pelos grãos da

amostra de agregado, cuja massa é previamente medida em estado seco.”.

Segundo Daher et al. “A massa específica do material é de grande

importância para avaliação da uniformidade e do teor de impurezas deste.”.

3.4 Umidade superficial do agregado miúdo (Chapman)

Basicamente é a água aderente à superfície dos grãos expressa em

percentagem da massa da água em relação à massa do agregado seco, ou seja, é a

água absorvida pelos grãos dos agregados miúdos.

Segundo Ribeiro et al. “Deve-se ter um cuidado especial com o teor de

umidade da areia na composição de concretos, uma vez que esse teor pode alterar

a quantidade de água e o volume de areia calculados para a confecção desses

produtos.”.

Segundo Bauer, a determinação da umidade superficial, “é feita segundo a

NBR 9775 empregando-se um frasco graduado especial denominado frasco de

Chapman. Por meio dele, mede-se o volume e, consequentemente, fica-se

conhecendo o peso da água absorvida. Este peso, expresso em porcentagem do

peso do agregado seco, é o teor de umidade superficial.”.

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4.0 MATERIAIS E MÉTODOS DOS ENSAIOS


- Equipamentos utilizados para o ensaio:

a. Paquímetro.

b. Balança.

c. Série normal e intermediária de peneiras.

d. Estufa.

- Procedimentos:

a. Secar o material na estufa até a constância de peso.

b. Determinar a composição granulométrica do agregado. Calcular, para cada

fração, o número de grãos necessários para o ensaio:

d. Quartear cada fração até obter a quantidade necessária de material.

e. Determinar, com aproximação de 0,1 mm, as dimensões “C” e “e” de cada grão

(Figura 1), sendo:

C = comprimento de um grão: é a maior dimensão possível de ser medida e

define a direção do comprimento;

e = espessura de um grão: é a maior distância possível entre dois planos

paralelos à direção do comprimento do grão.

f. Calcular, com aproximação de 0,1 o fator C/e para cada grão.

g. Calcular C/e de cada uma das frações e calcular a média ponderada da amostra.

http://4.bp.blogspot.com/-EHs5Bb-_xPA/UeUrjwR0n0I/AAAAAAAABF8/FiPT0O1JCzk/s1600/indic2.jpg

7

Em nosso trabalho foram realizadas medições para 10 amostras, conforme

mostrado na Figura 2.

Figura 2 – Amostras selecionadas para realização do ensaio.

4.2 Massa unitária da Areia e da brita (µ)


a. Balança.

b. Estufa.

c. Recipiente metálico.

- Procedimentos (NBR 7251):

a. Pesar o recipiente o recipiente metálico vazio.

b. Secar o agregado em estufa.

c. Encher o recipiente por meio de uma concha ou pá, sendo o agregado lançado de

uma altura de 10 a 12 cm do topo do recipiente, conforme mostrado na Figura 3.

d. Regularizar a superfície com uma régua.

e. Pesar o recipiente com o agregado.

http://4.bp.blogspot.com/-6Gad-L1cjEM/UeUsIslRrwI/AAAAAAAABGE/GcRbMp_nYPE/s1600/indic3.jpg

8

Figura 3 – Recipiente completamente cheio, aguardando a regularização de sua superfície.

f. A massa do agregado solto é a diferença entre a massa do recipiente cheio (Mt) e

a massa do recipiente vazio (MC) e a fórmula para cálculo é a seguinte:

µ=Mt−McV

Onde V é o volume do recipiente.

4.3 Massa Específica da Areia (ρ)


a. Balança.

b. Estufa.

c. Frasco de Chapman.


a. Pesar 500g de areia seca (Ms) em estufa.

b. Colocar água no frasco até 200 cm3 (L0).

c. Colocar 500g de areia no frasco Chapman (Figura 4).

9

Figura 4 – Areia sendo cuidadosamente colocada no frasco Chapman.

d. Água subirá até o gargalo.

e. Agitar até eliminar as bolhas de ar.

f. Fazer a leitura (L) do nível atingido pela água no gargalo do frasco e aplicar a

seguinte fórmula.

ρ= MsL−Lo

Assim:

ρ= 500L−200

A Figura 5 mostra o nível atingido pela água nos dois experimentos realizados.

Figura 5 – Nível atingido pela água nos ensaios realizados.

4.4 Umidade superficial do agregado miúdo - Chapman (h)

10


a. Balança.

b. Estufa.

c. Frasco de Chapman.


a. Pesar 500g de areia úmida.

b. Colocar água no frasco até 200 cm3.

c. Introduzir 500g de agregado úmido no frasco de Chapman (Figura 6).

d. Água subirá até o gargalo.

e. Agitar até eliminar as bolhas de ar.

f. Fazer a leitura (L) do nível atingido pela água no gargalo do frasco e aplicar a

seguinte fórmula:

h={[ (L−200 ) . ρ ]−500 }.100

¿¿

onde:

ρ = massa específica da areia seca.

Figura 6 – Adição de areia no frasco Chapman para determinação de sua umidade superficial.

5.0 RESULTADOS

11


A Tabela 1 mostra os resultados medidos e calculados para o ensaio

determinante do índice de forma do agregado graúdo. Para os cálculos foi utilizada a

metodologia apresentada no item 4.1.

Tabela 01 – Valores obtidos para o cálculo do índice de forma do agregado.

DETERMINAÇÃO

C (mm) e (mm) C/e

B1 41,93 21,24 1,974105

B2 30,72 19,13 1,605855

B3 21,4 17,6 1,215909

B4 28,31 20,52 1,37963

B5 39,55 20,19 1,958891

B6 24,37 13,37 1,822737

B7 26,02 24,06 1,081463

B8 32,27 18,84 1,712845

B9 26,95 18 1,497222

B10 24,13 20,9 1,154545

VALOR MÉDIO 29,565 19,385 1,54032

De posse dos dados contidos na Tabela-01, obteve-se o valor médio de C/e,

que define o índice de forma, com sendo 1,54.

5.2 Determinação da massa unitária da areia e brita

Seguindo-se a metodologia apresentada no item 4.2, através dos dados

levantados, pode-se aplicar a fórmula a seguir, cujos resultados podem ser vistos na

Tabela 2.

Aplicando-se: µ=Mt−McV

Teremos como exemplo que,

µ=27,71−7,2714,88

Logo:

12

μ = 1,37 kg/dm3

Os demais itens foram calculados de maneira análoga.

Os volumes foram obtidos através da medição das dimensões dos recipientes

utilizados. No ensaio para a areia o recipiente apresentou dimensões (em cm): 31,5

x 31,5 x 15. Para a brita, foi medido (em cm): 31,5 x 31,8 x 20.

Tabela 2 - Determinação da massa unitária da areia e da brita.

DETERMINAÇÃO areia britaMc massa do recipiente (kg) 7,27 7,27 8,68Mt massa do rec + amostra (kg) 27,71 28,01 36,55

V volume do recipiente (dm3) 14,88375

14,88375 20,034

μmassa unitária (kg/dm3) 1,37331 1,393466

1,391135valor médio (kg/dm3) 1,383387923

5.3 Determinação da massa específica da areia

A Tabela 3 mostra os resultados obtidos para a determinação da massa

específica da areia.

Tabela 03 – determinação da massa específica da areia

DETERMINAÇÃO 1ª 2ªMs

massa de areia seca (g) 500 500

L0 leitura final do frasco (cm3) 200 200

L leitura inicial do frasco (cm3) 378 378

ρmassa específica (kg/dm3) 2,809 2,809

valor médio (kg/dm3) 2,809

Os cálculos foram feitos seguindo-se a metodologia descrita no item 4.3:

ρ= MsL−Lo

Assim,

ρ= 0,500(0,378−0,200 )

Logo:

ρ=2,809kg/dm 3

13

5.4 Determinação da umidade superficial do agregado miúdo

(Chapman)

O cálculo para determinação da umidade superficial do agregado miúdo foi

feito seguindo-se a metodologia apresentada no item 4.4, da seguinte forma:

h={[ (L−200 ) . ρ ]−500 }.100

¿¿

Através de medição única obtivemos os seguintes dados:

Mh (massa da areia úmida) = 500g

ρ = 2808,988764 kg/dm3 = 2,809 kg/cm3 (item anterior)

L = (leitura no frasco) = 395 cm3

Assim: h={[ (395−200 ) .2,809 ]−500} .100

¿¿

h=¿5,6%

Como contraprova fez-se o teste da frigideira:

h=M (cap+areiaúmida )−M (cap+areia seca)

M (cap+areia seca)−M (cap)

Logo:

h=137,71−133,82133,82−71,72

Assim:

h=6,3%

6.0 ANÁLISE DOS RESULTADOS


Como vimos este índice permite avaliar a qualidade de um agregado graúdo

em relação à forma dos grãos. Considerando que os agregados com grãos de forma

cúbica tida como forma ótima para agregados britados, terão índice próximo de 1; os

grãos lamelares apresentarão valores bem mais altos, sendo considerado aceitável

14

o limite de 3. Logo o valor encontrado de 1,54 para o índice de forma do agregado

graúdo, com base nas 10 amostras, se trata de um bom valor.

Podemos deduzir que com este valor teremos um bom desempenho deste

agregado no que se refere à compacidade e à trabalhabilidade nas argamassas que

vier a compor.

6.2 Massa unitária

A análise da massa unitária do agregado é importante, pois com o resultado

pode-se determinar a massa unitária que será levada em consideração no cálculo de

dosagem do concreto ou argamassa e serve como parâmetro para transformar

massa em volume ou vice-versa. Embora seja extremamente prática e rápida, nas

obras, este tipo de determinação não segue o padrão adotado em laboratório e

exigido pela NBR 7251 (ABNT, 1982), pois o tamanho dos recipientes utilizados nas

obras e o procedimento de enchê-las variam muito.

Os valores encontrados são referentes à determinação em um recipiente

paralelepipédico com volumes de 14,88 dm³ para areia e 20,03 dm³ para a brita, e

com lançamento do agregado a uma altura aproximada de 12 cm. Verifica-se que as

amostras apresentaram valores próximos: areia (1,37 e 1,39 kg/dm3) e brita (1,39

kg/dm3). Para a areia os valores ficaram dentro do esperado pelas referências de

alguns autores, ou seja, dentro do intervalo 1,3 a 1,6 kg/dm3. Para a brita, o valor

ficou abaixo da referência encontrada na literatura que é de 1,5 kg/dm3.

Ter o conhecimento dos valores da massa específica, massa unitária e

absorção de um agregado são extremamente importantes e muito utilizados na

prática. Segundo alguns autores a maioria dos agregados miúdos que produzem

concretos normais possui massa unitária próxima a 1,5 kg/dm³. Esses valores são

utilizados para o cálculo do consumo do material por metro cúbico de concreto.

6.3 Massa específica

O resultado obtido neste ensaio para a massa específica da areia, que foi de

2,809 kg/dm³, ficou acima do resultado padrão da grande maioria das massas

específicas reais das areias (2,6 kg/dm³).

Para efeitos de dosagem é necessário que se conheça o espaço ocupado

pelas partículas do agregado, incluindo os poros dentro das partículas e excluindo-

se os vazios entre elas. A absorção é o aumento da massa do agregado devido ao

15

preenchimento de seus poros permeáveis por água. O entendimento deste

fenômeno é fundamental para a compreensão das características da massa

especifica e massa unitária, pois se o agregado utilizado nos ensaios estiver úmido

os valores obtidos serão diferentes dos obtidos com o agregado previamente seco

em estufa, podendo acarretar em erros de cálculo de volume e dosagem do

concreto.

6.4 Umidade superficial do agregado miúdo - Chapman

Conforme visto anteriormente trata-se da água aderente à superfície dos

grãos expressa em percentagem da massa da água em relação à massa do

agregado seco, ou seja, é a água absorvida pelos grãos dos agregados miúdos. A

determinação errônea deste parâmetro pode alterar a quantidade de água e o

volume de areia para a confecção do concreto e da argamassa.

Com o ensaio realizado foi obtido um valor de 5,6% de umidade superficial

para a amostra de areia, valor este contraposto pelo ensaio da frigideira que apontou

6,3% de umidade.

Esta diferença de 0,7% de um teste para o outro pode ser desconsiderada e o

valor, em torno de 6%, considerado como válido para os procedimentos

subsequentes na execução do concreto ou argamassa.

7.0 CONCLUSÕES

Considerando que os agregados com grãos de forma cúbica tida como forma

ótima para agregados britados, segundo a literatura, terão índice próximo de 1, o

valor encontrado de 1,54 para o índice de forma do agregado graúdo, com base nas

10 amostras, pode ser considerado adequado para um bom desempenho na obra.

Dado que as amostras apresentaram valores próximos na determinação da

massa unitária: areia (1,37 e 1,39 kg/dm3) e brita (1,39 kg/dm3), e que para a areia

os valores ficaram dentro do esperado pelas referências de alguns autores, ou seja,

dentro do intervalo 1,3 a 1,6 kg/dm3, e que para a brita, o valor ficou abaixo da

referência encontrada na literatura, que é de 1,5 kg/dm3, teremos assim um consumo

de areia dentro do esperado e de brita um pouco acima da média para consecução

dos serviços.

16

O resultado obtido para a massa específica da areia foi de 2,809 kg/dm³ e

ficou acima do resultado padrão da grande maioria das massas específicas reais

das areias (2,6 kg/dm³), podendo acarretar erros de cálculo no volume e dosagem

do concreto. Talvez a areia não estivesse completamente seca.

O valor de 5,6% de umidade superficial para a amostra de areia foi

confirmado pelo ensaio da frigideira que apontou 6,3% de umidade. Esta diferença

de 0,7% de um teste para o outro pode ser desconsiderada e o valor, em torno de

6%, considerado como válido para os procedimentos subsequentes na execução do

concreto ou argamassa.

8.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

BAUER, F., MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO. 5ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013.

MEIER, D.; TCC: ANÁLISE DA QUALIDADE DO AGREGADO MIÚDO

FORNECIDO EM CURITIBA E REGIÃO METROPOLITANA. UNIVERSIDADE

TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ, Curitiba, 2011

RIBEIRO, C. C., PINTO, J.D.S., STARLING, T., MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

CIVIL - 4ª.ed. – Belo Horizonte: Editora UFMG, 2013.

LÜKE, Washingto, SILVA, Ben-Hur de Albuquerque – Perito Criminal Federal – Engenharia Civil 1 - 1.ed. - São Paulo: Editora Sariva, 2013.

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL. Apostila Estatística 1 –

Prof. Beto, 2004.

http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/07/passo-passo-indice-de-forma-de-

agregado.html

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