Departamento de Engenharia Civil, Materiais de Construção I
3º Ano
1º Relatório
INDÍCE
1- Introdução/ Objectivos ..................................................................
2- Análise Granulométrica .................................................................
2.1- Introdução e descrição dos ensaios .........................................
2.2- Cálculos efectuados, resultados encontrados e observações ....
2.3- Conclusão ..............................................................................
3- Ensaio de desgaste pela máquina de Los Angeles ...........................
3.1- Introdução e descrição do ensaio ............................................
3.2- Cálculos efectuados, resultados encontrados e observações ....
3.3- Conclusão ..............................................................................
4- Ensaio de desgaste pelo método de AMSLER- LAFFON ...................
4.1- Introdução e descrição dos ensaios .........................................
4.2- Cálculos efectuados e resultados obtidos ................................
4.3- Conclusão ..............................................................................
5- Conclusão .....................................................................................
6- Anexos ..........................................................................................
6.1- Gráfico 1 – Curva granulométrica da areia ..............................
6.2- Gráfico 2 – Triângulo de Feret .................................................
6.3- Gráfico 3 – Curva granulométrica da brita ..............................
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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.
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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 1379.
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.
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2.2- Cálculos efectuados, resultados encontrados e observações
1ª Experiência - AREIA
Peso inicial da amostra : 1020,10 gr
Com base na NP 1379, preenchemos o quadro 1 tendo em conta que:
% Retida = P Retido / P amostra *100
% Retida acumulada = ? %Retida
% Passada = 100 - % 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:
= (1020,10-1019,761)/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)
3/8”
4
8
16
30
50
100
200
Resto
Total
Peso retido
0,888
28,812
184,252
497,69
259,27
39,722
7,394
1,733
1019,761
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% retida
0
0,09
2,82
18,06
48,79
25,42
3,89
0,73
0,17
% retida acumulada
0
0,09
2,91
20,97
69,76
95,18
99,07
99,8
100
%Passada
100
99,91
97,09
79,03
30,24
4,82
0,93
0,2
0
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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 = 100 - (%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
Finos
Médios
Grossos
% Amostra
23,54
68,78
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
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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)
1½ ”
1”
¾”
½ ”
3/8”
4
8
Resto
Total
Peso retido
42,123
520,720
863,830
858.910
793,510
12,370
3091,430
% retida
0
1,36
16,84
27,94
27,78
25,67
% retida acumulada
0
1,36
18,2
46,14
73,92
99,59
%Passada
100
98,64
81,84
53,86
26,08
0,41
0,41
100
0
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:
= (3091,463-3091,3)/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
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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 E237-1970.
Segundo a NP-1379, a brita deve ser previamente lavada e seca.
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Quadro 3.
Composição
Granulométrica
A
B
C
D
E
F
G
Número de
Esferas
12
11
8
6
12
12
12
Massa das
Esferas (kg)
5,00
4,58
3,33
2,50
5,00
5,00
5,00
Número de
Rotações
500
500
500
500
1000
1000
1000
Quadro 4.
PENEIROS
Passado Retido
3"
21/2"
21/2"
2"
2"
11/2"
11/2"
1"
1"
¾"
3/4"
½ "
1/2"
3/8"
3/8"
Nº3
Nº3
Nº4
Nº4
Nº8
TOTAIS
Pesos e Preparação das Amostras a Ensaiar
(g)
A
B
C
D
E
F
G
2500
2500
5000 5000
1250
5000 5000
1250
5000
1250 2500
1250 2500
2500
2500
5000
5000 5000 5000 5000 1000 1000 1000
3.2-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=
=[(5000-4038,7)/5000]*100=19,23%
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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
Ponto
1
2
3
4
Média
Calcário
Espessura Espessura
Inicial (mm) Final (mm)
24
15,25
24
15,15
24
16,8
23,8
16,6
23,95
15,95
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Granito
Espessura
Espessura
inicial (mm)
Final (mm)
21,7
21,7
21,25
21,2
21,25
21,2
21,90
21,8
21,53
21,48
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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.
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6-ANEXOS
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