AGREGADOS AULAS DE LABORATÓRIO (MCC I)

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1 AGREGADOS AULAS DE LABORATÓRIO (MCC I) (REVISÃO 1º SEMESTRE DE 2016) Professores e auxiliares docentes da disciplina: Professor(es): Prof. Celso Couto Junior Profª Cleusa Maria Rossetto Prof. Jorge Elias Dib Prof. José Luiz Ribeiro de Macedo Profª Mara Fátima do Prado Rocha Prof. Paulo Hidemitsu Ishikawa Prof. Wilson Hiroo Nakagawa Auxiliar(es) Docente: José Carlos Alves Luiz Carlos Margini Maurien de Oliveira Aragaki Professor Responsável pela disciplina de MCC (edifícios): Prof. Celso Couto Junior. Professor Responsável pela disciplina de MCC (pavimentação): Prof. Jorge Elias Dib. Professor Responsável pela disciplina de MCC (hidráulica): Prof. José Luiz Ribeiro de Macedo.

2 AMOSTRAGEM DE AGREGADOS NO CAMPO Procedimento NBR - NM 26: 2009 OBJETIVO Estabelecer procedimento para amostragem representativa de agregados, no campo, para concreto, destinadas a ensaios de laboratório. DEFINIÇÕES - Amostra de campo: Porção representativa de um lote de agregado. É formado juntando-se várias amostras parciais em quantidade suficiente para ensaios de laboratório. - Lote de agregado: Quantidade definida de agregado produzido, armazenado ou transportado. Quantidade menor que 300 m 3 de agregado de mesma origem ou quantidade correspondente a 12h ininterrupta de produção. Em pequenas obras de volume de concreto menor que 100 m 3, e área de construção menor que 500 m 2 e tempo de utilização menor que 2 semanas, o lote de agregado deve ser menor que 80 m 3 de agregado de mesma origem. Em grandes obras, onde a dimensão do lote é muitas vezes superior ao indicado, este limite pode ser alterado em função das necessidade das mesmas. - Amostra parcial: Parcela de agregado obtida de uma só vez, coletado em um determinado tempo ou local do lote de agregado, de um determinado plano de amostragem. - Amostra de ensaio Proceder conforme a NBR NM 27. Quantidades de materiais para ensaio e/ou estudo de dosagem conforme Tabela 1 e/ou Tabela 2, respectivamente. PROCEDIMENTO DE AMOSTRAGEM Observar tipo de extração do material Tabela 1 - Número, dimensões e quantidades das amostras para ensaios de caracterização Quantidade total da amostra de campo Tamanho nominal Número mínimo de (mínimo) do agregado (mm) amostras parciais Em massa (kg) Em volume (l) 9, , , , Para agregados de massa específica entre 2 e 3 g/cm 3. Tabela 2 - Quantidades de amostras a serem coletadas para estudo em concreto. Tipo de agregado Agregado miúdo Agregado graúdo Emprego Massa mínima da amostra de campo (kg) Apenas um agregado 200 Dois ou mais graduações 150 por graduação Apenas um tipo de graduação 300 Dois ou mais graduações 200 por gradução - Identificação da amostra de campo a) - Designação do material (areia de rio, areia de quartzo (rosa), pedra britada, etc); b) - Número de identificação de origem ( número da jazida, local de extração, etc); c) - Tipo de procedência (jazida, rio, pedreira, etc); d) Massa da amostra (kg ou l); e) Quantidade do material que representa (m 3 ou toneladas do tipo de agregado); f) Obra; g) - Especificações a serem cumpridas; h) Parte da obra em que será empregado; i) Local e data da amostragem; j) Responsável pela coleta. 2

3 REDUÇÃO DE AMOSTRA DE CAMPO DE AGREGADO PARA ENSAIO DE LABORATÓRIO Procedimento NBR NM 27: 2001 AGREGADO MIÚDO a) com umidade saturada superfície seca: -Método A - Separador mecânico. b) com umidade superficial: Método B ou C Quarteamento. AGREGADO GRAÚDO A amostra de campo deve ser levemente umedecida para evitar perda do material fino. Método A Separador mecânico, ou Método B. Equipamentos e materiais utilizados a) Método A Separador mecânico (Ver Figura 1) a.1) Agregado miúdo 12 calhas com abertura de 12,5 mm; a.2) Agregado graúdo 8 calhas com abertura mínima de 50% maior que o tamanho nominal do agregado. Dois recipientes para receber as duas metades da amostra. Uma bandeja com tamanho igual ou um pouco menor que a largura do separador mecânico, para despejar a amostra no separador mecânico, em velocidade constante. b) Método B Quarteamento Agregado Graúdo (Ver Figura 2) Acessórios: b.1) Pá côncava e reta; b.2) Colher de pedreiro; b.3) Vassoura ou escova; b.4) Encerado de lona, de 2,0 x 2,5 m. b.5) Haste rígida, de no mínimo 2,5 m. c) Método C Quarteamento Agregado Miúdo (Ver Figura 2) Acessórios: c.1) Pá côncava e reta; c.2) colher de pedreiro; c.3) Pá, concha ou colher de pedreiro para amostragem. 3

4 Agregados Redução da amostra de campo para ensaios em laboratório NBR NM 27 : 2001 Calha de alimentação Bordas arredondadas Pelo menos 8 aberturas Figura 1: Amostrador mecânico grande para agregado graúdo Metódo A: Amostrador mecânico Pelo menos 12 aberturas Amostrador mecânico pequeno para agregado miúdo Amostrador mecânico fechado 4

5 Método B: Quarteamento Formar um cone em superfície rígida e limpa Homogeneizar a mostra formando um novo cone Quartear após achatar cone Amostra dividida em quatro Reter os quartos opostos. Reservar outros dois quartos Figura 2: Amostragem por quarteamento manual para agregado miúdo ou graúdo. 5

6 DETERMINAÇÀO DA COMPOSIÇÀO GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS MÉTODO DE ENSAIO NBR NM 248: OBJETIVO a) Verificação da distribuição dos diferentes tamanhos de grãos que compõe um agregado, associado à superfície dos grãos a ser coberta pela pasta aglomerante nas argamassas de concreto. b) Identificação da dimensão máxima característica de um agregado, vinculado à decisão sobre o seu emprego para concreto, face ao tamanho da peça a concretar e a armadura e embutidos nela existentes. c) Cálculo do módulo de finura do agregado, que é um índice associado ao tamanho do agregado, embora não traduza a sua composição granulométrica. - DEFINIÇÕES : a) Peneiras da série normal e intermediária: conjunto de peneiras sucessivas que atendem a NM- ISO :1996, com as seguintes aberturas, em mm : a.1 -série normal: 0,150 ; 0,300 ; 0,600; 1,18; 2,36; 4,75; 9,5; 19; 37,5; e 75. a.2 -série intermediária: 6,3; 12,5; 25 ; 31,5; 50; e 63. b) Dimensão máxima característica: grandeza associada à distribuição granulométrica do agregado, correspondente a abertura de malha quadrada, em mm, da peneira à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igualou imediatamente inferior a 5%, em massa. c) Módulo de finura: soma das porcentagens retidas acumuladas de um agregado, nas peneiras da série normal, dividida por APARELHAGEM 3.1 Balança Com resolução de o,1 % da massa da amostra de ensaio. 3.2 Estufa Capaz de manter a temperatura no intervalo de (105 5) ºC. 3.3 Peneiras Peneiras da série normal e intermediária, com tampa e fundo, conforme a norma NM-ISO Agitador mecânico de peneiras (facultativo) 3.5 Bandejas 3.6 Escova ou pincel De cerdas macias. 3.7 Fundo avulso de peneira 6

7 4- EXECUÇÃO DO ENSAIO: Da amostra enviada ao laboratório, coletada conforme NM 26, será formada, de acordo com a NM 27:2001, a amostra representativa para análise granulométrica, pesando não menos que o indicado na Tabela 1 a seguir: Tabela 1 Quantidade de material para ensaio Dimensão máxima nominal do agregado (mm) Massa mínima da amostra de ensaio, após secagem (kg) 4,75 0,3 9,5 1 12,5 2 19,0 5 25, , O ensaio de determinação granulométrica deve ser realizado em duas amostras, obtidas por quarteamento, da amostra coletada no campo. Cada uma das amostras de ensaio é submetida às seguintes operações. 4.1) Secagem da amostra para ensaio em estufa à temperatura de 105 a 110 C ; 4.2) Esfriar a amostra à temperatura ambiente; 4.3) Pesagem inicial, conforme Tabela 1; 4.4) Peneiramento sequencial, através das peneiras das série normal e intermediárias com fundo; 4.5) Destacar a peneira superior do conjunto, encaixando o fundo avulso e tampa, e agitar o conjunto em movimentos laterais e circulares, até que a massa de material passante pela peneira seja inferior a 1% da massa do material retido nesta peneira. Para o agregado graúdo, se necessário, experimentar manualmente a passagem de cada um dos grãos pela tela; 4.6) Remover o material retido na peneira para uma bandeja identificada; 4.7) Escovar a tela em ambos os lados para limpar a peneira. O removido pelo lado interno é considerado como retido, e pelo lado externo como passante; 4.8) Executar os procedimentos 3.6 e 3.7 para as demais peneiras da sequência; 4.9) Pesagem da parcela retida em cada peneira e do fundo; 4.10) Cálculo da porcentagem retida, em massa, em cada peneira, com aproximação de 0,1%; 4.11) Cálculo das porcentagens médias retidas e acumuladas, com aproximação de 1%; 4.12) Registro da dimensão máxima característica, em mm; 4.13) Cálculo do módulo de finura, com aproximação de 0,01; 4.14) Confronto dos resultados das porcentagens retidas acumuladas obtidas no ensaio, com os limites estabelecidos na NBR /83 da ABNT (gráfico). 5 ) Requisitos do ensaio : 5.1) A agitação das peneiras deve continuar até que o material passante, em cada peneira, seja inferior a 1% da massa retida nesta peneira; 5.2) A somatória de todas as massas não deve diferir de 0,3% da massa inicial; 5.3) Entre as duas amostras ensaiadas, a porcentagem retida individual em cada peneira, não deve diferir mais que 4% na mesma peneira. 7

8 REGISTRO DOS ENSAIOS DA AULA PRÁTICA DETERMINAÇAO DA COMPOSIÇAO GRANULOMÉTRICA MÉTODO DE ENSAIO NBR- NM 248: 2003 Agregado miúdo Peneiras da ABNT (mm) Massa (g) Porcentagens retidas (%) Ensaios Individuais m1 m2 m1 m2 Média Acumulada Cálculo do módulo de finura 9,5 6,3 //////////////// 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 Fundo //////////////// Totais 100,0 100,0 100 Dimensão máxima característica = mm; Módulo de finura = Faixas granulométricas - Especificação NBR 7211: 2009 Porcentagem 110 retida acumulada Agregado miúdo - Granulometria - NBR 7211: Abertura das peneiras (mm) zona utilizável zona ótima zona ótima zona utilizável 8

9 Agregado graúdo Peneiras da ABNT (mm) Massa (g) Porcentagens retidas (%) Ensaios Individuais m1 m2 m1 m2 Média Acumulada Cálculo do módulo de finura 37,5 31,5 //////////////// 25 //////////////// 19 12,5 //////////////// 9,5 6,3 //////////////// 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 Fundo //////////////// Totais 100,0 100,0 100 Dimensão máxima característica = mm; Módulo de finura = Faixas granulométricas - Especificação NBR 7211: 2005 Agregado graúdo - Granulometria - NBR 7211: Porcentagens retidas acumuladas Abertura das peneiras (mm) 4,75/12,5 9,5/25 19/31,5 25/50 37,5/75 9

10 DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA APARENTE DO AGREGADO AGREGADO MIÚDO Determinação da massa específica e massa específica aparente. Método NBR NM 52: AGREGADO GRAÚDO Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Método NBR NM 53: INTRODUÇÃO O valor da massa específica não é uma medida de qualidade do material, portanto trata-se de uma propriedade do agregado não especificada. A massa específica é empregada na tecnologia de argamassas e concretos para: a) cálculo do volume ocupado pelos componentes da mistura; b) cálculo do volume da mistura resultante dado pelo somatório dos volumes ocupados pelos componentes da mistura; c) determinação da massa específica da mistura, dada pelo quociente entre a massa da mistura e o seu volume; d) determinação do seu consumo de cada componente por unidade de volume da mistura, a partir das massas empregadas de cada componente e do volume da mistura resultante. DEFINIÇÕES Massa específica Massa específica () de um agregado é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo os poros permeáveis. = M V Sendo: = massa específica do agregado (g/cm 3 ); M = massa de agregado (g); V = volume do agregado. Massa específica aparente É a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, incluindo os poros permeáveis. Agregado saturado superfície seca As partículas do agregado apresenta-se saturado de água, com superfície seca. Figura 1- Esquema dos diferentes graus de umidade de um grão de agregado (Petrucci, 1970). 10

11 AMOSTRAGEM Coleta de amostra de campo conforme NM 26 e reduzida para ensaio conforme NM 27. PROCEDIMENTO O ensaio consiste em determinar o volume dos grãos do agregado de uma determinada massa conhecida. Existem várias maneiras de se determinar esse volume. O ensaio é realizado por dois métodos, sendo um para agregado miúdo e outro para agregado graúdo. 1 - AGREGADO MIÚDO Determinação da massa específica e massa específica aparente. Método NBR NM 52: Aparelhagem Balança com capacidade mínima de 1,0kg e resolução de 0,1g; Picnômetro ou picnômetro aferido, conforme Figura 1 da NBR NM 52: 2002; Molde tronco-cônico de metal com diâmetro superior de (403) mm e diâmetro inferior de (903) mm e altura de (753) mm, com espessura mínima de 1 mm; Haste metálica, com massa de (34015) g, tendo superfície de compactação circular de (253) mm de diâmetro; Estufa capaz de manter temperatura de (1055) C; Bandeja metálica para secagem de agregado; Espátula de aço de 5 cm; Circulador de ar regulável; Dessecador. Procedimento Determinação da massa específica aparente (1). a) Pesar (500,0 0,1) g da amostra seca na condição saturada superfície seca (sss), (ms); b) Introduzir o material no picnômetro e pesar o conjunto (frasco + material), m1; c) Introduzir água até uma determinada marca no frasco, aguardar 1 h, completar com água até a marca e pesar o conjunto (frasco + material + água), m2; d) Retirar o material do frasco e secá-lo na estufa à temperatura de (105 5) ºC, até massa constante ( 0,1 g). Esfriar a amostra à temperatura ambiente em dessecador e pesar com precisão de 0,1 g (m). e) Calcular o volume de água introduzido, Va: onde, a = massa específica da água. V a = m 1 m 2 a (cm 3 ) Calcular a massa específica aparente do agregado (1): 1 = m V V a (g/ cm 3 ) onde, V = volume do frasco Cálculo da massa específica saturada superfície seca (2) Cálculo da massa específica (3). 3 = 2 = m s V V a m (V V a ) m s m γa (g/ cm 3 ) (g/ cm 3 ) 11

12 2 - AGREGADO GRAÚDO Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Método NBR NM 53: Por este método a massa específica do agregado graúdo é determinada através da balança hidrostática, na condição saturado superfície seca (SSS). Aparelhagem - Balança hidrostática, capacidade mínima de 10 kg e resolução de 1 g; - Cesto metálico com abertura de malha igual ou menor que 3,35 mm para 4 a 7 dm 3, para agregados de dimensão máxima até 37,5 mm (para dimensões maiores consultar NBR NM 53: 2003); - Tanque de água, à temperatura de (23 2) C; - Peneira metálica com abertura de 4,75 mm (NM ISO ). Amostragem Coleta de amostra de campo conforme NM 26 e reduzida para ensaio conforme NM 27. Quantidade mínima para ensaio A quantidade mínima para ensaio é determinada conforme dimensão máxima característica do agregado, de acordo com a Tabela 4 a seguir. Tabela 4 Quantidade de material para ensaio. Dimensão máxima característica Massa mínima da amostra para ensaio (mm) (kg) 12,5 2 19,0 3 25,0 4 37,5 5 Obs: Dimensões maiores consultar NBR NM 53: Preparação da amostra para ensaio: - Peneirar a amostra na peneira de 4,75 mm para eliminar o material passante por esta peneira; - Lavar o agregado para remover o pó aderido; - Secar o agregado em estufa a (105 5) C; - Deixar esfriar o agregado até a temperatura para manuseio ( 50 C). Procedimento - Pesar o agregado conforme Tabela 4; - Submergir o agregado num recipiente com água, à temperatura ambiente, por (24 4) h; - Após, retirar todo agregado da água e colocá-los sobre um pano seco para remover a água visível, enxugando cada fragmento; - Imediatamente, após enxugamento do agregado, pesar a amostra, com precisão de 1 g, obtendo a massa de agregado saturado superfície seca (m s ); - Na sequência, colocar o agregado no cesto metálico, submergí-lo no tanque de água e pesá-lo submerso, obtendo-se a massa imersa em água (m a ); - Após, secar a amostra em estufa a (105 5) C até massa constante; - Após, esfriar a amostra à temperatura ambiente, por um tempo de 1 a 3 h, até que possa ser manipulado ( 50 C) e pesar, obtendo-se a massa do agregado seco (m). 12

13 Cálculos Massa Específica () - Massa específica do agregado seco (): = m m s m a (g/cm 3 ) = m (massa do agregado seco em estufa) m s(massa saturado superfície seca) m a (massa do agregado imerso em água) (g/cm 3 ) - Massa específica do agregado na condição (SSS) (s): s = m s m s m a (g/cm 3 ) s = m s (massa do agregado seco em estufa) m s(massa saturado superfície seca) m a(massa do agregado imerso em água) (g/cm 3 ) - Massa específica aparente a: a = m m m a (g/cm 3 ) m(massa do agregado seco em estufa) a = m(massa do agregado seco em estufa) m a (massa do agregado imerso em água) (g/cm 3 ) Absorção (A) - Absorção de água: A = m s m m x 100 A = m s(massa do agregado seco em estufa) m(massa do agregado seco em estufa) m (massa do agregado seco em estufa) x

14 Método NBR 9776 (método cancelado na ABNT) Por este método, o volume dos grãos do agregado é determinado pelo deslocamento do volume de água no frasco de Chapman. Aparelhagem - Balança com capacidade mínima de 1 kg e resolução de 0,1 g; - Estufa capaz de manter temperatura de (1055) C; - Frasco de Chapman. Procedimento a) No frasco de Chapman, introduz-se 200 ml de água (Vi); b) Pesar (500 0,1) g da amostra seca em estufa (M); c) Em seguida, introduz-se a massa (M) no frasco de Chapman; d) Agita-se o frasco para retirada do ar introduzido junto com o agregado; e) Fazer a leitura do volume de água deslocado (Vf). O volume de água ocupado pelo agregado, V = Vf - Vi. Cálculo da massa específica () = M V, (g/cm3 ) Figura 3: Frasco de Chapman 14

15 Aula prática: Determinações de massas específicas e absorção de água Agregado Massa do agregado (g) Volume (cm 3 ) 1 = Massa específica aparente (g/cm 3 ) m V Va 2 = Massa específica (SSS) (g/cm 3 ) ms V Va 3 = Massa específica (g/cm 3 ) m (V Va) ms m a Absorção de água (%) ms= m1= Miúdo Areia de rio (NM 52) m2= m= V= Va= Graúdo Granito (NM 53) Massa do agregado (g) ms= ma= a = m m m a s = ms m s m a = m m s m a Absorção de água (%) m= Método não normalizado Agregado Miúdo Areia de rio (Chapman) Graúdo Agr. Leve Argila Expandida (Proveta) Graúdo Agr. pes. Barita (Proveta) Massa do agregado (g) Volume (cm 3 ) Massa específica (g/ cm 3 ) = m Vf Vi m= ---- Vi= --- Vf= --- m= --- Vi= --- Vf= --- m= --- Vi= --- Vf=

16 DETERMINAÇÃO DA MASSA UNITÁRIA DO AGREGADO NO ESTADO SOLTO Método NBR NM 45: 2006 Esta determinação é necessária, quando a medida do agregado é em volume. Esta se faz necessária quando não se dispõe de uma balança para pesar os agregados A massa unitária é a massa de agregado que ocupa um recipiente de capacidade unitária. Portanto a massa unitária é utilizada para converter quantidade expressa em massa para quantidade expressa em volume. A massa unitária de um agregado varia conforme o tipo petrográfico, da distribuição granulométrica, da forma das partículas, do teor de umidade e do adensamento, isto é, da maneira de encher o recipiente. Assim a determinação da massa unitária deve ser feita simulando as condições de enchimento da padiola na obra. Definição. Massa unitária de um agregado no estado solto (d) é o quociente da massa do agregado lançado no recipiente (M) e o volume deste recipiente (V). d = De outra forma, pode ser representado por: d = massa do agregado contido no recipiente volume do recipiente que contém o agregado massa do agregado contido no recipiente volume ocupado pelos grãos+volume de vazios Amostragem A amostragem de agregado é realizada conforme NM 26 e NM 27. Aparelhagem - Balança com resolução de 50 g; - Recipiente cilíndrico metálico rígido provido de alça; - Capacidade do recipiente conforme Tabela 5: Tabela 5 Capacidade de recipientes para ensaio de determinação de massa unitária Dimensão máxima característica d (mm) Capacidade mínima (dm 3 ) Recipiente Diâmetro interno (mm) Altura interna (mm) d 37, ,5 d d Placa de vidro com 6 mm de espessura e comprimento com pelo menos 25 mm maior que o diâmetro do recipiente; - Estufa capaz de manter temperatura de (105 5) C. 16

17 Calibração do recipiente - Pesar o recipiente metálico e a placa de vidro (M1); - Encher o recipiente de água à temperatura ambiente, entre 18 a 25 C; - Cobrir o recipiente com a placa de vidro, removendo a água em excesso e as bolhas de ar; - Enxugar o recipiente e placa de vidro; - Pesar o recipiente com á água e a placa de vidro (M2); - Calcular a massa de água contido no recipiente: M = M2 M1; - Calcular o volume (V) do recipiente: V = M massa específica da água - A massa específica da água será conforme a sua temperatura, dado pela Tabela 6. Tabela 6 Massa específica da água conforme temperatura da água. Temperatura da água ( C) Massa específica (kg/m 3 ) 15,6 999,01 18,3 998,54 21,1 997,97 23,0 997,54 23,9 997,32 26,7 996,59 29,4 995,83 Neste método são apresentados 3 procedimentos de ensaios, A, B e C. Os procedimentos A e B são para determinações de massa unitária do agregado no estado compactado. O procedimento C é para determinação da massa unitária no estado solto, o qual será utilizado para medida de agregado em volume, para dosagem mista de concreto, ou seja, cimento medido em massa e agregados e água medidos em volume. Ensaio: Procedimento: Método C Para determinação da massa unitária, no estado solto, procede-se da seguinte maneira: - Determina-se o volume interno do recipiente (V) através da massa de água necessária para encher o mesmo. Utilizar o recipiente de volume indicado na tabela, conforme dimensão máxima do agregado; - Pesar o recipiente vazio (T); - Enche-se o recipiente, lançando o agregado com uma concha ou pá, de uma altura máxima de 50 mm do topo do recipiente. Durante o enchimento do recipiente o mesmo não deve sofrer nenhum abalo; - Nivelar a superfície com régua, quando se tratar de agregado miúdo Para o agregado graúdo, após passar a régua, a superfície é regularizada de modo a compensar as saliências e reentrâncias dos grãos. Nesta etapa também o recipiente não deve sofre nenhum abalo - Pesar o recipiente cheio (M); - Calcula-se a massa unitária (d): d = M T (kg/l) V A massa unitária será no relatório como a média aritmética de pelo menos 3 resultados individuais apresentando desvios inferiores a 1% em relação a média, e expressa em kg/m 3. Exemplo pedra: 1,415 kg/l é igual a 1.415kg/m³. 17

18 Aula prática: Determinação de massa unitária de agregado no estado solto. Método NBR NM 45: 2006 Agregado Volume do recipiente V (l) Recipiente vazio (M 1) Massas M (kg) Recipiente cheio (M 2) Agregado M = (M 2 M 1) Massa unitária d = M/ V (kg/l) individual média Data: 18

19 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE DOS AGREGADOS Introdução Os agregados, principalmente o agregado miúdo, encontram-se nas obras, geralmente, com uma determinada umidade. A determinação do teor de umidade dos agregados, é importante, para fazer a correção da quantidade de água que deverá ser empregada na produção de concretos e argamassas, bem como das quantidades de agregados a serem corrigidos Definição Define-se teor de umidade como a massa de água presente no agregado expresso em porcentagem sobre a massa seca do mesmo. Assim temos que o teor de umidade será: Onde: U = teor de umidade, em porcentagem; Mu = massa do agregado úmido, em g; Ms = massa do agregado seco, em g. U = Mu Ms Ms. 100 Desta forma, conhecendo-se a massa do agregado (Ms) e o seu teor de umidade (U), pode-se calcular a massa do agregado úmido (Mu) : Mu = Ms. (U+100) 100 Por outro lado, quando se está pesando uma quantidade de agregado úmido (Mu), está, na realidade, sendo pesada uma quantidade (Ms) de agregado seco, mais a água que constitui a umidade do agregado (M H2O), isto é: Mu = Ms + M H2O Portanto a massa de água que acompanha o agregado será : M H2O = Mu - Ms Métodos de ensaio Métodos não normalizados : - Secagem do material em frigideira ou qualquer outro recipiente metálico adequado, sob fonte de calor; - Secagem do material em frigideira ou qualquer outro recipiente metálico adequado com queima do álcool embebido no agregado. OBSERVAÇÃO: Na secagem do agregado miúdo por fonte de calor a gás ou por queima de álcool embebido no agregado, observar o estado de secagem do agregado para que esta não se apresente no seco total. 19

20 Método normalizado Determinação do teor de umidade superficial do agregado miúdo através do frasco de Chapman Método NBR -9775: 2012 Este método de ensaio é utilizado somente para agregado miúdo, devido às dimensões do frasco. É necessário também conhecer a massa específica do agregado na condição SSS. Aparelhagem Balança, com resolução de 0,1% da massa da amostra em ensaio; Frasco de Chapman. Ensaio: Coletar uma amostra de agregado conforme NBR NM 26 e reduzida conforme NBR NM 27; Encher o frasco de Chapman com água até a marca de 200 ml. Pesar 500g de material úmido e, com auxílio de um funil metálico apropriado, introduzir no frasco de Chapman. Agitar o frasco para retirada de bolhas de ar. Anotar a leitura final (Lf) do volume de água deslocado. Calcular o teor de umidade (U) pela fórmula abaixo, ou com a régua apropriada que acompanha o frasco de Chapman. U = [500 (L f 200) γ] 100 (L f 700) γ onde: U = teor de umidade suiperficial, (%); Lf = leitura no frasco de Chapman do volume de água deslocado pelo agregado (ml); = massa específica do agregado na condição SSS (g/ml) (Método NBR NM 52). 20

21 Determinação do teor de umidade total de agregado graúdo em estufa. Método NBR -9939: 2012 O teor de umidade total quociente entre a massa total de água do agregado e a sua massa seca. Na massa total de água estão incluídas as massas de água da superfície, dos poros permeáveis e a dos demais vazios do agregado. Aparelhagem Balança, com resolução de 0,1% da massa da amostra em ensaio; Estufa, capaz de manter a temperatura no intervalo de (1055) C; Recipientes: bandeja metálica, de bordos rasos ou similares, com dimensões e forma que permitam espalhar a amostra em camada fina; Espátula com 5 cm de largura. Ensaio Coletar uma amostra de agregado conforme NBR NM 26 e reduzida conforme NBR NM 27; Massa mínima de agregado para ensaio, conforme Tabela 1: Tabela 1 Massa mínima de amostra para ensaio Dimensão máxima característica do Massa mínima da amostra de ensaio agregado (mm) (g) 9, , , Pesar a amostra de ensaio, massa úmida (mu); Secar a amostra em estufa a (1055) C até massa constante, massa seca (ms). 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, no intervalo mínimo de 2 h, não indicar mais que 0,1% de perda de massa. Resultado O teor de umidade é dado por: U = m u m s 100 m s onde: U = teor de umidade (%); mu = massa inicial da amostra úmida (g); ms = massa final da amostra seca (g). 21

22 Determinação de umidade do agregado utilizando o equipamento "SPEEDY MOISTURE TESTER". Método DNIT Este método consiste em fazer reagir o carbureto de cálcio com a água presente no agregado úmido. A reação química se acontece da seguinte forma : CaC2 + H2O C2H2 + CaO Carbureto de cálcio Água Gás acetileno Óxido de cálcio Este equipamento consiste em um recipiente metálico munido de um manômetro para medir pressão, resultante da reação química acima indicada. Ensaio : Pesar o material de acordo com a umidade estimada, conforme Tabela 1. Tabela 1 Quantidade de amostra para ensaio conforme umidade estimada Umidade estimada (%) Quantidade de amostra (g) No recipiente de pressão colocar o material úmido pesado, uma ampola de carbureto, e duas esferas de aço para quebrar a ampola. Fechar hermeticamente o recipiente com a tampa provida de manômetro. Agitar o recipiente, para que a ampola se quebre. liberando o carbureto de cálcio que entrará em contato com a água presente no agregado úmido, formando o gás acetileno. O gás formado pressionará o manômetro que indicará a pressão desse gás. Caso a pressão seja menor que 0,2 kgf/cm 2, o ensaio deverá ser repetido, com emprego de uma massa maior da amostra de agregado. Se a pressão for maior que 1,5 kgf/cm 2, diminuir a massa da amostra de agregado. O teor de umidade (h) será obtido através de uma tabela correlacionando pressão e umidade, com a respectiva massa de amostra utilizada. O teor de umidade obtido (h), é relacionado à massa úmida do agregado. A correção da umidade relacionado à massa seca do agregado é obtido através da seguinte expressão: U = h 100 h 100 onde U = umidade do agregado em relação à sua massa seca em porcentagem. 22

23 DETERMINAÇÃO DO INCHAMENTO DA AREIA MÉTODO NBR 6467: 2009 Introdução A areia, quando em determinados teores de umidade, sofre um aumento em seu volume decorrente da água livre aderente aos grãos, provocando um afastamento entre as partículas e, consequentemente, o inchamento do conjunto. Esse aumento de volume depende de alguns fatores, como a composição granulométrica e o grau de umidade, sendo maior para as areias finas, que apresentam maior superfície específica. Normalmente, o inchamento máximo ocorre para teores de umidade de 4 a 6%. Depois desses teores, o inchamento decresce e, praticamente, se anula com a areia saturada. O conhecimento do inchamento é importante para a conversão de um volume de areia seca para volume com um determinado teor de umidade. Conceito de Inchamento O coeficiente de inchamento (CI) pode ser caracterizado pela relação entre os volumes de areia úmida (Vu) e areia seca (Vs). CI = Vu Vs Sendo a massa unitária da areia seca, ds = Ms Vs, e a massa unitária da areia úmida, du = Mu Vu e considerando a definição de umidade, U = Mu Ms Ms 100, e que Mu = Ms. ( U CI = Vu Vs então CI = ), teremos que Mu du Ms ds Portanto, CI = ds du. (U ) = Mu. ds Ms. du Ms. (U+100) =. ds 100 Ms. du Aparelhagem Para realização do ensaio são necessários a aparelhagem a seguir descritas: 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 metálico cilíndrico para agregado miúdo, conforme NBR NM 45: 2006; Pá ou concha; Régua rígida; Estufa com capacidade para manter a temperatura no intervalo de (105 5) C; Dez (10) cápsulas de alumínio com tampa, com capacidade, aproximada de 50 cm 3, para secagem do agregado miúdo; Proveta graduada com resolução de 10 ml e capacidade mínima de 1000 ml; Bandejas metálicas de (500 x 700) mm. 23

24 Amostragem e preparação de amostras para ensaio Amostras preparadas conforme NBR NM 26 e NBR NM 27, na quantidade aproximada de 45 kg. Secar a amostra em estufa por 24 h, ou até massa constante, à temperatura no intervalo de (105 5) C; Resfriar a amostra à temperatura ambiente; Procedimento Os valores dos coeficientes de inchamentos (CI) para cada teor de umidade (U), são determinados experimentalmente a partir das medidas de massa unitária da areia seca e da massa unitária da areia correspondente a cada teor de umidade (U). Assim, dispondo-se de amostra de areia, inicialmente seca, e de um recipiente de volume e tara conhecidos, determina-se inicialmente a massa unitária da areia seca (ds). A seguir, para teores crescentes de umidade da areia, determina-se cada uma das respectivas massas unitárias da areia úmida. O valor de (CI) resulta da aplicação da expressão abaixo: CI = ds du. (U ) O ensaio é realizado conforme indicado na Tabela a seguir: Tabela Determinação de massa unitária e coeficiente de inchamento CI Massa do Massa unitária agregado Coeficiente de Teor de do agregado d contido no inchamento Cápsula nº umidade U (%) (kg/l) recipiente M (CI) (kg) 0 0, Volume do recipiente V = A variação do volume do agregado miúdo com o teor de umidade pode ser representada graficamente, registrando-se em abscissa o teor de umidade (U), e em ordenada o coeficiente de umidade (CI). Para.fins práticos, pode-se adotar a representação simplificada, levando em conta dois índices característicos da areia a umidade crítica e o coeficiente de inchamento médio. A umidade crítica é o teor de umidade acima do qual o inchamento permanece praticamente constante. Ela é obtida pela construção gráfica apresentada a seguir: 24

25 Gráfico Teor de umidade (U) e coeficiente de inchamento (CI) a) Traça-se uma reta tangente à curva, paralela ao eixo da umidade ; b) Traça-se uma corda unindo a origem ao ponto de tangência da reta anterior; c) Traça-se outra tangente à curva paralela à corda; d) Determina-se a umidade crítica, correspondente ao ponto de encontro das duas tangentes. O Coeficiente médio de inchamento (CI médio) corresponde à média aritmética entre o coeficiente de inchamento no ponto de umidade crítica (CI crítico) e o coeficiente máximo de inchamento (CI máx). CImédio = CImáximo + CI umidade crítica 2 25

26 DETERMINAÇÃO DO MATERIAL FINO QUE PASSA ATRAVÉS DA PENEIRA 75 m, POR LAVAGEM Método NBR NM 46:2003 Introdução Os materiais finos que passa através da peneira de 75 m (argilas em pó, silte ou pó de pedra), podem estar presentes sob forma de partículas superficiais que prejudicam a aderência entre o agregado e a pasta de cimento. A boa aderência é condição essencial para assegurar níveis satisfatórios de resistência e durabilidade do concreto, sendo, portanto, importante a limitação do teor de materiais finos no agregado. Aparelhagem Balança, com resolução de 0,1 g ou 0,1% da massa da amostra; Duas peneiras, sendo uma com abertura de 75 m e outra com abertura de 1,18 mm; Recipiente metálico adequado para lavagem do agregado; Estufa, capaz de manter temperatura de (105 5) C; Dois recipientes de vidro transparente; Agente umectante (detergente), opcional. Amostragem Procedimento do ensaio A amostra ao ser coletada conforme a NBR NM 26, deve ser umedecida, para evitar a segregação dos materiais finos pertencentes ao agregado. Secar o material em estufa e formar a amostra para ensaio, conforme NBR NM 27, com quantidade mínima conforme Tabela 1. Tabela 1 Massa mínima da amostra de ensaio Dimensão máxima nominal (mm) Massa mínima (g) 2, , , , , Colocar a amostra de ensaio (mi) numa vasilha e recobrir com água. Agitar vigorosamente o material, com auxílio de uma haste, provocando a suspensão e separação das partículas finas; Em seguida, verter cuidadosamente parte da água, através das peneiras de 1,18 mm e 0,075 mm, superpostas; Repetir a operação até que a água de lavagem se tome límpida; Secar o material em estufa e pesar (ms). A diferença de massa entre a amostra inicial e após a lavagem é o material fino passante pela peneira de 75 m (m); O teor de material fino passante pela peneira de 75 m será dado pela relação entre a massa de material fino passante pela peneira de 75 m e a amostra inicial, expresso em porcentagem. Teor de material fino passante pela peneira de 75 m = m i m s m i 100 A NBR -7211, estabelece os seguintes limites máximos: - agregado miúdo : - para concreto submetido ao desgaste superficial 3% - demais concretos 5% - agregado graúdo 1 % 26

27 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ARGILA EM TORRÕES E MATERIAIS FRIÁVEIS NOS AGREGADOS -Método NBR -7218: 2010 Introdução Os ensaios com agregados mostram, às vezes, que a maioria das partículas que o constituem são de qualidade satisfatória, mas algumas delas não são sãs. Evidentemente a quantidade destas partículas deve ser limitada. Os torrões de argila e materiais friáveis, quando presentes em grande quantidade nos agregados, podem comprometer a resistência mecânica do concreto e, principalmente, a resistência à abrasão. Aparelhagem Balança, com precisão de 0,1% da massa da amostra de ensaio; Estufa, com capacidade de manter temperatura no intervalo de (105-5) C; Peneiras, da série normal conforme NBR NM ISSO Bandejas e recipiente metálicos adequados. Procedimento do ensaio Coletar a amostra conforme NBR NM 26, secar em estufa e reduzi-la para amostra de ensaio conforme NBR NM 27. A amostra do material deve ter, inicialmente, a sua composição granulométrica determinada conforme NBR NM 248. Os intervalos granulométricos que representarem menos de 5 % da amostra total não precisam ser ensaiados. Conforme sua composição granulométrica, separar o material para ensaio, conforme Tabela 1. Tabela 1 Intervalos granulométricos e quantidade mínima de amostra para ensaio Material retido entre as peneiras (mm) Quantidade mínima de material para ensaio (g) 1,18 4, ,75 9, ,5 19, ,0 37, , Estender a amostra (mi) numa bandeja de cada intervalo granulométrico e cobri-las com água potável e deixá-las em repouso por (24 4) h. Após, identificar as partículas com aparência de torrões de argila ou materiais friáveis e esmagá-las entre os dedos, de modo a serem desfeitas. Terminada essa operação, eliminar o resíduo, transferindo o material de cada intervalo granulométrico para as peneiras indicadas na Tabela 2. 27

28 Tabela 2 Peneiras para remoção do resíduo (partículas de argila e materiais friáveis) Material retido entre as peneiras (mm) Abertura das peneiras 1,18 4,75 4,75 9,5 9,5 19,0 19,0 37,5 37,5 600 m 2,36 mm 4,75 mm 4,75 mm 4,75 mm Continuar a remoção dos resíduos de cada peneira por lavagem em água corrente. Após, remover a amostra de cada peneira separadamente num recipiente e secá-las em estufa à temperatura de (105-5) C, até massa constante. Resfriar as amostras e pesá-las (mf). Resultados O teor de argila em torrões e materiais friáveis (m) de cada intervalo granulométrico é dado pela porcentagem de resíduo em relação à massa inicial da amostra ensaiada. m = m i m f. 100 m i onde: m = teor de argila e materiais friáveis, em %, de cada intervalo granulométrico, arredondado ao décimo mais próximo; mi = massa inicial de cada intervalo granulométrico, em (g); mf = massa final de cada intervalo granulométrico após secagem, em (g). Conhecida a porcentagem de cada intervalo granulométrico e de posse da composição granulométrica do agregado, calcular o teor parcial de argilas em torrões e materiais friáveis, multiplicando a porcentagem de cada intervalo granulométrico (m) pela porcentagem retida individual desse intervalo granulométrico obtido no ensaio de granulometria, dividido por 100. Observação: Os intervalos granulométricos que apresentaram menos de 5% da massa da amostra total, apesar de não terem sido ensaiados, devem ser considerados no cálculo, arbitrando-se o mesmo valor porcentual de torrões de argila em torrões e materiais friáveis presente no intervalo granulométrico imediatamente superior ou inferior ao não ensaiado. Calcular o teor de torrões de argila em torrões e materiais friáveis presentes na amostra total, somando-se os teores parciais encontrados. A especificação para agregados, NBR da ABNT limita o teor máximo admissível de argila em torrões e materiais friáveis em: Agregado miúdo: 3,0 Agregado graúdo: - concreto aparente 1,0%; - concreto sujeito a desgaste superficial 2,0%; - outros concretos 3,0%. 28

29 DETERMINAÇÃO DE IMPUREZAS ORGÂNICAS Método NBR NM 49: 2001 Introdução Impurezas orgânicas que podem ser encontradas no agregado são geralmente, originados da decomposição de vegetais na forma de húmus e argila orgânica. Este húmus tem característica ácida, principalmente do ácido tânico e derivados que interferem na pega e endurecimento da argamassa e concreto. São encontrados geralmente em agregado miúdo, areia de rio. No agregado graúdo, seixo rolado, dificilmente é detectado, pois são facilmente laváveis. Areia com presença de matéria orgânica não significa que são inutilizáveis. Nas areias extraídas de rios normalmente algum traço de matéria orgânica são encontrados, e são utilizados sem que haja perda na qualidade de argamassa ou concreto. DUFF A. ABRAMS e OSCAR HARDER, propuseram o "ensaio colorimétrico" para avaliar a qualidade da areia com matéria orgânica. O ensaio colorimétrico é realizado com as duas soluções químicas, sendo uma solução de hidróxido de sódio e outra de ácido tânico a 2%. Aparelhagem Balança, com resolução de 0,01 g; Béquer, de aproximadamente 1000 cm3; Provetas graduadas de 10 cm 3 e 100 cm 3 ; Frasco, de Erlenmeyer com rolha esmerilhada, de aproximadamente, 250 cm 3 ; Funil de haste longa; Papel filtro qualitativo; Dois tubos Nessler ou tubos de ensaio, de mesma capacidade. Execução do ensaio Coletar amostra de campo conforme NM 26 e reduzí-la para ensaio conforme NM 27. Formar uma amostra de ensaio, de aproximadamente, 250 g, sempre que possível úmido para evitar a segregação da fração pulverulenta, e secar ao ar. Reagentes a) água destilada ou deionizada; b) hidróxido de sódio com 90% a 95% de pureza; c) ácido tânico; d) álcool a 95%. Preparo das soluções Preparar as soluções com antecedência e em quantidades suficientes para vários ensaios. As soluções, devidamente identificadas, devem ser estocadas em frascos de vidro escuro e em local protegido da luz. a) Solução de hidróxido de sódio a 3%: A solução de hidróxido de sódio a 3% é preparada com 30g de hidróxido de sódio e 970g de água destilada. b) solução de ácido tânico a 2% É preparada com 2g de ácido tânico, 10 ml de álcool a 95% e 90 ml de água destilada. 29

30 Procedimento Adicionar no frasco de Erlenmeyer, (200 5) g de areia seca ao ar e 100 ml da solução de hidróxido de sódio e agitar. Após, deixar em repouso durante (24 2) h em ambiente escuro. Simultaneamente, preparar uma solução padrão colorimétrica (300 ppm), com 97 ml da solução de hidróxido de sódio e 3 ml da solução de ácido tânico. Verter um pequena porção dessa solução em tubo Nessler pequeno, que será a cor padrão de comparação com a cor da solução que esteve em contato com a areia em estudo. Após esse prazo, sem agitar o frasco, retira-se a solução que esteve em contato com a areia, vertendo-a num recipiente adequado de vidro com papel filtro, obtendo-se a solução filtrada. Avaliação do índice de cor A solução filtrada, que esteve em contato com a areia, é então vertida em um tubo de Nessler pequeno e sua coloração é comparada com a solução padrão. RESULTADO A solução que esteve em contato com a areia deve apresentar coloração mais clara que a solução padrão. Caso contrário, a areia é considerada suspeita, e não deve ser utilizada. Não sendo possível a troca da areia, fazer o ensaio comparativo de qualidade, conforme a NBR 7221: