Departamento de Engenharia Civil, Materiais de Construção I 3º Ano 1º Relatório INDÍCE

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1 INDÍCE 1- Introdução/ Objectivos Análise Granulométrica Introdução e descrição dos ensaios Cálculos efectuados, resultados encontrados e observações Conclusão Ensaio de desgaste pela máquina de Los Angeles Introdução e descrição do ensaio Cálculos efectuados, resultados encontrados e observações Conclusão Ensaio de desgaste pelo método de AMSLER- LAFFON Introdução e descrição dos ensaios Cálculos efectuados e resultados obtidos Conclusão Conclusão Anexos Gráfico 1 Curva granulométrica da areia Gráfico 2 Triângulo de Feret Gráfico 3 Curva granulométrica da brita Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 2

2 1-INTRODUÇÃO / OBJECTIVOS Efectuado no laboratório de Eng. Civil da Universidade do Minho, os ensaios deste relatório, visam a analise e a quantificação das características mecânicas dos materiais ensaiados. Foram ensaiadas amostras de areia e de brita, inertes usados na produção de argamassas e betões assim como duas amostras de mármore. Os processos de ensaio estão devidamente normalizados, tanto através das normas portuguesas (NP), como das especificações do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), de forma a estarem correctamente quantificáveis / qualificáveis. Os ensaios realizados foram quatro: 1- Análise granulométrica de uma areia; 2- Análise granulométrica de uma brita; 3- Ensaio do desgaste pela máquina de Los Angeles brita; 4- Ensaio do desgaste pelo processo de Amsler-Laffon - provetes de mármore. Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 3

3 2-ANÁLISE GRANULOMÉTRICA 2.1- INTRODUÇÃO E DESCRIÇÃO DOS ENSAIOS A análise granulométrica consiste na passagem do material seco por uma série de peneiros normalizados, separando desta forma o material por camadas de diferentes tamanhos, pesagem das parcelas obtidas e cálculo das fracções granulométricas correspondentes, o que permite entre outras coisas, conhecer as dimensões máximas e mínimas do inerte. Assim, a análise granulométrica tornase indispensável, afim de verificarmos as respectivas qualidades associadas e a possível correcção ou não dos seus padrões granulométricos, obtendo desta forma o correcto inerte para o fabrico de argamassas/betões. Utilizando como base as especificações do LNEC E355, e a NP 1379 de 1976 (Inertes para argamassas e betões) para a análise granulométrica. Desta norma obtemos os seguintes conceitos: Dimensão máxima do inerte - menor abertura do peneiro, de uma série de peneiros de referência através do qual passa, pelo menos, 90% da massa do inerte; Dimensão mínima do inerte - maior abertura do peneiro, de uma série de peneiros de referência através do qual não passa mais do que 5% da massa do inerte; Aos peneiros são atribuídos números de acordo com a abertura da sua malha. Embora oficialmente existam medidas padrões (ASTM), no entanto e dependendo das dimensões do material, introduzem-se peneiros intermédios entre os normalizados para se obter um maior rigor nos resultados. Neste ensaio apenas não se efectuou a secagem da amostra, nem a peneiração húmida como é requerido pela norma NP Para a areia usamos os peneiros: 4, 8, 16, 30, 50, 100, 200. Para a brita usamos os peneiros: 1, ¾, ½, 3/8, 4 O processo de peneiração ocorre por etapas consecutivas e ordenadas desde o primeiro peneiro até ao ultimo nº4. Este processo foi inicialmente feito por meio de uma máquina eléctrica, sendo posteriormente efectuado manualmente (aumentando assim o rigor do ensaio). A norma considera que a peneiração num determinado peneiro encontra-se concluída, a partir do momento em que a quantidade passada no mesmo por minuto, é inferior a 1% da amostra. Mas na prática é usual concluir uma etapa quando visualmente se verificar se que não passa mais material, passando então para o peneiro seguinte. Este processo não está isento de falhas. Assim é normal que o peso calculado após a peneiração seja ligeiramente diferente do inicial. A norma exige que esta diferença seja não superior a 0.5%. Caso isto aconteça, o ensaio deverá ser repetido desde o início. Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 4

4 2.2- Cálculos efectuados, resultados encontrados e observações Peso inicial da amostra : 1020,10 gr 1ª Experiência - AREIA Com base na NP 1379, preenchemos o quadro 1 tendo em conta que: % Retida = P Retido / P amostra *100 % Retida acumulada =? %Retida % Passada = % Retida acumulada Os retidos acumulados (? %retidos em todos os peneiros) totalizaram 1019,761 g, valor este que é inferior ao peso da amostra inicial em 0,339 g. Segundo a NP 1379, a diferença entre o valor inicial e final não pode ser superior a 0,5%. Assim temos que: = (1020, ,761)/1020,10 * 100 = 0,0332% Podemos concluir que apesar de não termos seguido todos o requisitos da norma, (o material inerte devia ter sido seco em estufa), conseguimos obter resultados convincentes tendo havido uma perda de material pouco significativa. Usando o quadro 1 traçamos um gráfico (gráfico 1) que relaciona a % de passados e de retidos com os peneiros usados. Quadro 1 Peneiros (ASTM) Peso retido % retida % retida acumulada %Passada 3/ ,888 0,09 0,09 99, ,812 2,82 2,91 97, ,252 18,06 20,97 79, ,69 48,79 69,76 30, ,27 25,42 95,18 4, ,722 3,89 99,07 0, ,394 0,73 99,8 0,2 Resto 1,733 0, Total 1019,761 Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 5

5 Através do Triângulo de Feret (Gráfico 2), podemos ver a proporção entre estas três classes. Para a execução do gráfico, é necessário calcular a percentagem de grossos, médios e finos. Tendo em conta as dimensões da areia, e com o auxilio do gráfico 1 e de uma interpolação, podemos chegar aos valores percentuais de grossos e de finos. A %médios = (%Grossos + %Médios) :? Dimensões das areias: Finos - areia de diâmetro menor ou igual 0,5 mm. Médios - areia de diâmetro entre 0,5mm e 2mm. Grossos - areia de diâmetro entre 2mm e 5mm. Tendo em conta o procedimento anteriormente descrito obtemos os seguintes resultados: Classe % Amostra Finos 23,54 Médios 68,78 Grossos 7,68? Módulo de finura,? - calcula-se tendo em conta que no? % dos retidos acumulados entram todos os peneiros com a excepção dos peneiros 1, 2, 1 ½, 200.? (módulo de finura) =? %retidos acumulados / 100 = 2,88?=(0,09+2,91+20,97+69,76+95,18+99,07)/100 Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 6

6 2ª Experiência BRITA Este ensaio é em tudo semelhante ao anterior. Desta forma apresentam-se apenas os resultados. Convém referir que as normas utilizadas são também as mesmas utilizadas no ensaio da areia. Peso inicial da amostra = 3091,3 gr Quadro 2. Peneiros (ASTM) Peso retido % retida % retida acumulada %Passada 1 ½ ,123 1,36 1,36 98,64 ¾ 520,720 16,84 18,2 81,84 ½ 863,830 27,94 46,14 53,86 3/ ,78 73,92 26, ,510 25,67 99,59 0,41 8 Resto 12,370 0, Total 3091,430 A partir deste quadro, traçamos o gráfico 3. Os retidos acumulados (? %retidos em todos os peneiros) totalizaram 3091,463 g, valor este que é superior ao peso da amostra inicial em 0,16 g. Segundo a NP 1379, a diferença entre o valor inicial e final não pode ser superior a 0,5%. Assim temos que: = (3091, ,3)/3091,3 * 100 = 0,00527% Podemos concluir que apesar de não termos seguido todos o requisitos da norma, (o material inerte devia ter sido seco em estufa), conseguimos obter resultados convincentes tendo havido um ganho de material pouco significativo. Módulo de finura,??=(18,2+73,92+99,59)/100=1,92 Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 7

7 2.3-Conclusão Com a análise granulométrica obtemos a partir de uma amostra a dimensão máxima e mínima do inerte, sendo de importância para a posterior classificação das argamassas e betões, como também para o conhecimento das características dos mesmos. 3-ENSAIO DE DESGASTE PELA MÁQUINA DE LOS ANGELES 3.1-INTRODUÇÃO E DESCRIÇÃO DO ENSAIO O objectivo deste ensaio é o de determinar a resistência ao desgaste de um material - brita - usando a máquina de Los Angeles. Esta máquina de forma cilíndrica, suporta no seu interior o material a ser ensaiado, bem como um determinado número de esferas. Sendo posteriormente posta em rotação, vai completar um número de voltas, também previamente determinado, tendo o material em ensaio, no fim destas, sofrido desgaste. O número de esferas está dependente do material em ensaio, havendo necessidade de uma análise da composição granulométrica. Avaliando as fracções granulométricas consegue-se associar o material a uma determinada classe, classe esta, que vai definir a quantidade e as fracções granulométricas a entrarem na máquina de L.A. Após o ensaio, retira-se todo o material, passando-se pelo peneiro nº 12 e lavando simultaneamente o material com água. Este pormenor aumenta o rigor dos resultados, evitando que as partículas mais finas fiquem presas às maiores (é importante referenciar que no nosso ensaio não lavámos o material, por isso exigir uma posterior secagem, processo que se revela bastante demorado). A importância deste ensaio é de elevada relevância, pois a possível utilização destas matérias primas em determinadas aplicações e locais, definida segundo este parâmetro de percentagem de desgaste. É o caso da Junta Autónoma das Estradas (J.A.E.), que nas suas normas de projecto esclarece o seguinte: - Para revestimentos superficiais betuminosos: o desgaste deve ser inferior a 20% - Para camadas de regularização betuminosa: o desgaste deve ser inferior a 30% - Para betões betuminosos indicados para camada de desgaste: o desgaste deve ser inferior a 20% Para a execução deste ensaio, foi usada a especificação E Segundo a NP-1379, a brita deve ser previamente lavada e seca. Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 8

8 Quadro 3. Composição Granulométrica Número de Esferas Massa das Esferas (kg) A 12 5, B 11 4, C 8 3, D 6 2, E 12 5, F 12 5, G 12 5, Número de Rotações Quadro 4. PENEIROS Pesos e Preparação das Amostras a Ensaiar (g) Passado Retido A B C D E F G 3" 21/2" /2" 2" " 11/2" /2" 1" " ¾" /4" ½" /2" 3/8" /8" Nº Nº3 Nº Nº4 Nº TOTAIS CÁLCULOS EFECTUADOS, RESULTADOS ENCONTRADOS E OBSERVAÇÕES Classe granulométrica B Número de esferas 11 Número de rotações 500 Peso inicial da amostra de brita 5000 gr Peso de passados no peneiro nº12 após ensaio 961,3 gr Peso de retidos no peneiro nº12 após ensaio 4038,7 gr Desgaste de Los Angeles(%)= =[(peso inicial peso retido no peneiro nº 12)/peso inicial]*100= =[( ,7)/5000]*100=19,23% Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 9

9 3.3-Conclusão Assim, tendo em conta os critérios da JAE, esta brita poderia ser utilizada em todo o tipo de camadas. 4- ENSAIO DE DESGASTE PELO MÉTODO DE AMSLER-LAFFON 4.1- INTRODUÇÃO E DESCRIÇÃO DO ENSAIO Este ensaio, tem um objectivo semelhante ao anterior usando um processo diferente. A norma utilizada foi a NP-309. É utilizada a máquina de Amsler-Laffon, que é constituída por um disco de ferro rotativo (por acção de um motor eléctrico), onde assentam os provetes em ensaio. Estes, são fixados de modo a apenas se poderem movimentar verticalmente e são carregados, cada um, com um peso na ordem dos 34 kgf. Durante o ensaio, é largado sobre o disco em rotação, areia de classe média e água com um caudal de 150 g/min. O disco dá um certo número de voltas, até perfazer 200m. Foram ensaiados dois provetes diferentes: um de calcário, o outro de granito. Os provetes de acordo com a norma devem ter 6,0cm?6,0cm?2,5cm (lado?lado?altura). Quando necessário aplica-se uma camada de regularização para obter os 2,5cm de altura. Para determinar o desgaste, são inicialmente medidas as espessuras nos quatro cantos do provete (normalmente corresponde a 2,5 cm). Submetemos então os provetes ao ensaio, medindo-os novamente no fim. A relação entre as medidas iniciais e finais, permitir-nos-ão determinar a percentagem de desgaste. 4.2-CÁLCULOS EFECTUADOS E RESULTADOS OBTIDOS Calcário Granito Ponto Espessura Inicial (mm) Espessura Final (mm) Espessura inicial (mm) Espessura Final (mm) ,25 21,7 21, ,15 21,25 21, ,8 21,25 21,2 4 23,8 16,6 21,90 21,8 Média 23,95 15,95 21,53 21,48 Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 10

10 Desgaste = Espessura inicial(mm) - Espessura final(mm) Desgaste calcário = 23,95 15,95 = 8,00 mm. Desgaste granito = 21,53 21,48 = 0,05 mm. 4.3-Conclusão Tendo em conta os resultados obtidos, podemos concluir que o granito, e como já seria de esperar, tem maior resistência ao desgaste, sendo a sua utilização aconselhada onde exista um elevado fenómeno desta natureza. 5-CONCLUSÃO Com a execução dos ensaios sumariamente descritos neste relatório, tivemos contacto com alguns dos materiais usados na construção civil. Ficamos familiarizados com ensaios que nos ajudam a conhecer os materiais e as suas características mecânicas, tendo agora uma maior consciência na importância do conhecimento total destas qualidades (ou defeitos), para uma correcta utilização dos mesmos. Na análise granulométrica, foi-nos dado a conhecer dois materiais essenciais na produção de argamassas e betões: a areia e a brita. Ficamos a par dos vários tipos de areia, podemos ler uma curva granulométrica de um material e compreender melhor a importância da separação granulométrica. Somos agora capazes de saber a importância do desgaste de um material e de saber o efeito que isso tem no tipo de utilização que lhe é dado. É assim, muito importante definir a utilização que se pretende para um determinado material, podendo assim levar em consideração as características mecânicas que mais nos interessam. Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 11

11 6-ANEXOS Universidade do Minho, Ano Lectivo de 2000/2001 Página 12

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