Baixe TRABALHO PRÁTICO DE CONCRETO e outras Provas em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS - DCTM BONIFÁCIO NEVES DE SOUZA BRUNO MATHEUS FRANCO DIEGO ARRUDA RODRIGUES HEITOR OLIVEIRA SANTOS CRUZ LÁZARO SABAS MARQUES S. C. NASCIMENTO TRABALHO PRÁTICO DE CONCRETO Salvador 2015 2 BONIFÁCIO NEVES DE SOUZA BRUNO MATHEUS FRANCO DIEGO ARRUDA RODRIGUES HEITOR OLIVEIRA SANTOS CRUZ LÁZARO SABAS MARQUES S. C. NASCIMENTO TRABALHO PRATICO DE CONCRETO Salvador 2015 Relatório apresentado na disciplina Materiais de Construção II – ENG A53, no Curso de Engenharia Civil, na Universidade Federal da Bahia (UFBA). Profª. Dra. Vanessa Silveira Silva. 5 1 INTRODUÇÃO Este trabalho tem como principal objetivo proporcionar conhecimento técnico- científico dos materiais usados na construção civil, principalmente no que se refere na área de tecnologia do concreto e suas normas técnicas. O relatório é divido em 2 (duas) partes: caracterização dos agregados e produção do concreto. Após aquisição dos materiais, foi realizado os ensaios com os agregados graúdos e miúdos: granulometria, massa específica, massa unitária e materiais pulverulentos. Foi elaboração um traço para o concreto usando o Cimento Portland Composto com uma relação água/cimento e slump especificado, após realizado o ajuste do traço foi reproduzido este traço usando o Cimento Portland Branco de alta resistência inicial, após a desforma e cura dos corpos de provas foram realizados ensaios de compressão axial para realizar um estudo comparativo entre os concretos. Foram realizados 3 (três) visitas técnicas para proporcionar ao aluno um conhecimento prático do que se estudou na universidade. Os ensaios foram realizados no Centro Tecnológico das Argamassas (CETA) e no Laboratório de Ensaios em Durabilidade dos Materiais (LEDMa) com a orientação dos técnicos, monitores e alunos de iniciação científica. 2. CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS 2.1. AGREGADO GRAÚDO Material granular cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm (ABNT NBR NM 248:2003 - Agregados - Determinação da composição granulométrica). 2.1.1. GRANULOMETRIA Composição Granulométrica refere-se à proporção relativa das massas dos diferentes tamanhos dos grãos que constituem o agregado, expressa em percentagem. Dimensão máxima característica é a grandeza correspondente à abertura nominal, em milímetros, da malha da peneira da série normal ou intermediária, na qual o agregado apresenta uma percentagem retida acumulada, em massa, igual ou imediatamente inferior a 5%. 6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2,36 12,36 22,36 32,36 42,36 P e rc e n ta ge m r e ti d o a cu m u la d o ( % ) Abertura da peneira (mm) CURVA GRANULOMÉTRICA DE AGREGADO GRAÚDO Agregad o Graúdo ensaiado Módulo de finura é a soma das percentagens retidas acumuladas em massa de agregado, em todas as peneiras da série normal, dividido por 100. Segue a planilha com os dados coletados em laboratório e a curva granulométrica: Tabela 1 – Composição Granulométrica do agregado graúdo Gráfico 1 – Curva Granulométrica do Agregado Graúdo. GRANULOMETRIA DO AGREGADO GRAÚDO Peneiras (mm) Massa retida (g) % Retida % Retida Acumulada Massa Inicial (g) 5000,3 25 0,0 0 0 19 0,0 0 0 12,5 942,3 19 19 9,5 2574,5 52 71 6,35 1264,1 25 96 4,75 121,9 2 98 FUNDO 91,4 2 100 TOTAL 4993,2 100,0 % PERDA 0,12 Módulo de finura 6,59 Dimensão máxima característica (mm) 19 Classificação do agregado Zona 9,5/25 ZONA 9,5/25 ZONA 4,75/12,5 7 2.1.1.1. DISCURSÃO Analisando a tabela dos Limites granulométricos de agregado graúdo da ABNT NBR 7211: 2009 – Agregados para concreto – Especificações percebe-se que o agregado ensaiado se encontra na zona 9,5/25, levando em consideração em cada zona granulométrica uma variação aceitável de no máximo cinco unidades percentuais em apenas um dos limites marcos. A dimensão máxima característica no ensaio do agregado graúdo foi de 19 mm (brita 1), porém o material comprado foi a brita 0 (Dmáx.: 9,5 mm), com isso mostra-se a importância de realizar a caracterização do agregado na construção civil para saber se o material comprado é de fato o solicitado. 2.1.2. MASSA ESPECÍFICA DO AGREGADO GRAÚDO Relação entre a massa do agregado seco e o volume dos grãos, incluindo os poros impermeáveis. A massa específica foi determinada em laboratório pelo método do picnômetro (IPT-M9-76): MASSA ESPECÍFICA DO AGREGADO GRAÚDO 𝑴𝑺 MASSA DA AMOSTRA (g) 700,3 𝑴𝟏 MASSA DO PICNÔMETRO + ÁGUA (g) 1324,7 𝑴𝟐 MASSA DO PICNÔMETRO + ÁGUA + AMOSTRA (g) 1776,4 𝝆 MASSA ESPECÍFICA DO AGREGADO (𝑘𝑔 𝑑𝑚3)⁄ 2,82 Tabela 2 – Determinação da massa específica 2.1.2.1. DISCURSÃO A massa específica está apropriada para ser usado em concretos convencionais, já que está entre 2,0 e 3,0 kg/dm³. A massa específica dos agregados tem grande importância na determinação das propriedades dos concretos no estado fresco. A porosidade é inversamente proporcional a massa específica, com isso quanto maior a porosidade do agregado, mais se consome água da argamassa. 10 Gráfico 2 – Curva Granulométrica do agregado miúdo. 2.2.1.1. DISCURSÃO A curva granulométrica do agregado miúdo ensaiado está fora da zona utilizável segundo a NBR 7211:2009, mas pode ser explicado já que as areias da região de Salvador serem muito finas. 2.2.2. MASSA ESPECÍFICA A massa específica do agregado miúdo foi determinada por meio do frasco de Chapman usando a expressão: 𝜌 = 𝑀𝑠 𝐿−𝐿𝑜 (2) MASSA ESPECÍFICA DO AGREGADO MIÚDO 𝑴𝒔 Massa de areia seca (g) 500,08 𝑳𝒐 Leitura inicial do frasco (cm³) 200 𝑳 Leitura final do frasco (cm³) 389,5 𝝆 Massa específica (kg/dm³) 2,64 Tabela 6 – Determinação da massa específica do agregado miúdo 2.2.2.1. DISCURSÃO 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,15 2,15 4,15 6,15 8,15 P e rc e n ta ge m r et id o a cu m u la d o ( % ) Abertura da peneira (mm) CURVA GRANULOMÉTRICA DE AGREGADO MIÚDO Agregado miúdo ensaido Zona Utilizável Zona Ótima 11 A massa específica do agregado miúdo também está apropriada para ser usado em concretos convencionais, já que está entre 2,0 e 3,0 kg/dm³. 2.2.3. TEOR DE MATERIAL PULVERULENTO A equação usada para o cálculo do teor de material pulverulento para o agregado miúdo é a mesma usada para o agregado graúdo. MATERIAL PULVERULENTO NO AGREGADO MIÚDO 𝑴𝒊 Massa da amostra antes da lavagem (g) 300,14 𝑴𝒇 Massa da amostra depois da lavagem (g) 298,74 Teor de Material Pulverulento (%) 0,47 Tabela 7 – Determinação do teor de material pulverulento. 2.2.3.1. DISCURSÃO O teor de material pulverulento para o agregado miúdo é menor que 3% para utilização de concreto submetido a desgaste superficial e menor que 5% para os demais concretos, com isso pode ser usado para qualquer concreto, segundo a NBR 7211:2009. 3. PRODUÇÃO DO CONCRETO A tarefa da equipe M6/2 foi elaborar um traço com a relação água/cimento de 0,55 com a utilização de Cimento Portland Composto (CP II-E), com ensaio de abatimento (slump-test) de 80 a 110 mm. Além isso, tivemos que reproduzir o mesmo traço utilizando o Cimento Portland Branco (CPB) e fazer uma comparação crítica dos resultados finais encontrados dos ensaios realizados. 3.1. CÁLCULO DO TRAÇO A dosagem do concreto foi baseada no método do ACI (American Concrete Institute), mas usamos também as tabelas constantes na ABNT NBR 12655:2006 para atender as condições de durabilidade em consideração a agressividade do ambiente. 3.1.1. CONSUMO DE ÁGUA O consumo de água que devemos usar é 205 l/m³ conforme a tabela 9 abaixo, já que o abatimento do tronco de cone proposto é de 80 a 110 mm e a dimensão máxima característica do agregado graúdo utilizada foi 19 mm. 12 Abatimento do tronco de cone (mm) Dimensão máxima característica do agregado graúdo (mm) 9,5 19 25 31,5 37,5 40 60 220 195 190 185 180 60 a 80 225 200 195 190 185 80 a 100 230 205 200 195 190 Tabela 8 – Consumo de água aproximado (l/m³) 3.1.2. RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO E CONSUMO DE CIMENTO A relação água/cimento proposta foi 0,55, logo a massa de cimento para 1m³ de concreto é: 𝑀𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 205 0.55 = 372,72 𝑘𝑔/𝑚³ (3) 3.1.3. CONSUMO DE BRITA MF (areia) Dimensão máxima característica do agregado graúdo (mm) 9,5 12,5 19 25 31,5 1,0 0,665 0,728 0,790 0,815 0,840 1,2 0,654 0,712 0,770 0,795 0,820 1,4 0,625 0,688 0,750 0,775 0.800 1,6 0,605 0,668 0,730 0,755 0,780 Tabela 9 – Volume compactado seco de agregado graúdo para a região de Salvador (m³/m³) Como experimentalmente se obteve módulo de finura da areia igual a 1,24 e a dimensão máxima do agregado graúdo é 19 mm, então conforme a tabela 10 abaixo o volume compacto seco do agregado graúdo é 770 dm/m³, com isso podemos calcular a massa da brita: µ = 𝑀𝑠 𝑉𝑠 (4) 𝑀𝑏𝑟𝑖𝑡𝑎 = 1,61𝑥770 = 1239,7 𝑘𝑔/𝑚³ 15 Ajuste: M areia = 0,334x 5,23 = 1,75 kg (12) M brita = 0,666 x 5,23 = 3,48 kg (13) Traço unitário (Correto): 1:1,75:3,48:0,55 3.4. PRODUÇÃO FINAL Com o traço ajustado, a etapa seguinte foi a produção do concreto. Utilizou-se uma betoneira estacionária de eixo inclinado para produção, ela possui capacidade de 120 L e um motor de potência 0,33 CV. Foram calculadas as quantidades de materiais necessárias para produção de 10 L de concreto para cada tipo de cimento. O concreto produzido com o CP II-E e CPB obteve um slump de 25 mm. Após produzido o concreto, foram moldados 8 corpos de prova cilíndricos (4 para cada cimento) com 20 cm de altura e 10 cm de diâmetro da base. No dia seguinte a moldagem, os corpos de prova foram desenformados e colocados em processo de cura submersa em água para reduzir a perda de água do concreto e garantir a hidratação adequada do cimento. Imagem 2: Moldagem dos corpos de prova na mesa vibratória 16 3.5. RUPTURA DOS CORPOS DE PROVA Foi realizado ensaio de resistência a compressão axial (NBR 5739:2007) nas idades de 6 e 11 dias (2 corpos de prova de cada tipo de cimento em cada idade). Dados da prensa: Prensa HD-120T servo-controlada, com acionamento hidráulico/eletrônico micro-processado, para ensaios de compressão axial em corpos de prova Ø de 10 x 20 cm e Ø de 15 x 30 cm. Gráficos 3 - Gráficos dos ensaios de compressão axial de 6 e 11 dias respectivamente . Tabela 10 – Resultados do ensaio de resistência a compressão axial RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO AXIAL (NBR 5739:2007) Corpo de Prova Idade (dias) Carga (N) Área (mm²) Tensão (MPa) Tipo Ruptura 1(CP II-E) 6 18140 7850 22,6 Cisalhante 2(CP II-E) 6 18940 7850 23,6 Cisalhante 3 (CPB) 6 30460 7850 38,0 Cisalhante 4 (CPB) 6 30340 7850 37,9 Cisalhante 5 (CPII-E) 11 20850 7850 26,0 Cisalhante 6 (CPII-E) 11 20830 7850 26,0 Cisalhante 7 (CPB) 11 36340 7850 45,4 Cisalhante 8 (CPB) 11 32520 7850 40,6 Cisalhante 17 Imagem 3: Ruptura dos corpos de prova A resistência a compressão em 28 dias foi estimada para cada exemplar utilizando a fórmula: fcm = fcm(t) exp {s[1−( 28 t ) 1 2]} (14) Corpo de Prova Tempo Resistência em t dias (MPa) Resistência em 28 dias (MPa) 2 (CPII-E) 6 dias 23,60 31,54 3 (CPB) 6 dias 38,00 48,00 5 (CPII-E) 11 dias 26,00 30,17 7 (CPB) 11 dias 45,40 51,14 Tabela 11 – Estimativa da resistência a 28 dias fcm é a resistência a compressão média a 28 dias de idade fcm(t) é a resistência a compressão média a t dias s é um coeficiente que depende do tipo do cimento, s = 0,25 para CP II, s = 0,20 para cimento de alta resistência inicial (CP V) segundo a ABNT NBR-6118 e (ARAÚJO, 2001). 3.6. ANÁLISE DOS RESULTADOS Com o uso do método do ACI e a ABNT NBR 12655:2006 foi possível chegar na mistura experimental a um traço que atenda ao slump solicitado para o CP II-E e o concreto fresco apresentou boas propriedades em relação a exsudação, segregação, mobilidade e cobertura. 20 Imagem 4 – Da esquerda para a direita: Diego Arruda, Bruno Matheus, Heitor Oliveira, Lázaro Sabas, Engenheiro de Minas Roberto Matos e Bonifácio Neves. Imagem 5 - A jazida mineral, na área de lavra ocorre o desmonte de rochas, através de explosões (ao menos 1 vez por semana) e perfurações. 21 Imagem 6 - Correias transportadoras Imagem 7 - Pilha de brita 5. VISITA A OBRA A visita foi feita ao empreendimento das empresas Manptep e Novapex Engenharia que se chama SCENARIO SAN LAZARO. Ele é um edifício, em fase de acabamento, de 15 andares, sendo um apartamento por andar, localizado no ponto mais nobre da Federação em Salvador, com vista permanente para o mar e para o verde do Alto de Ondina No dia da visita estava sendo concretado a laje do playground de 30 m² e o concreto usado foi proveniente da central dosadora Supermix e foi especificado com Fck = 35 MPa e slump 80 a 120 mm, não foi feito para cada caminhão betoneira o ensaio de abatimento do tronco de cone, porém, foram produzidos 3 corpos de prova para a realização do ensaio de compressão. O Concreto foi transportado através de carriolas, com o auxílio de rampas de madeira para facilitar o transporte até o ponto de lançamento do concreto, mas percebemos que poderia ser utilizado bombas para ser transportado o concreto, já que aumentaria a produtividade em ter um lançamento contínuo de grandes volumes em pouco tempo e dispensaria o gasto com mão de obra, já que tinha mais de 10 pessoas para realizar a concretagem. O lançamento é feito adequadamente de uma altura aceitável buscando a não segregação do concreto e, logo após o lançamento, foi feito o adensamento com um bastão vibrador elétrico, evitando um intervalo muito grande entre o lançamento e o adensamento. Foi informado que a cura seria feita durante aproximadamente três dias, molhando a estrutura duas vezes por dia. Foi possível observar que a concretagem começou a ser feita 13hs da manhã, em um dia chuvoso com temperatura de 27°C, isso pode trazer alguns problemas para 22 o concreto como: a perca da resistência característica, devido o aumento da relação água/cimento. Foi observado também o mal-uso do vidrador, posição horizontal, de forma a vibrar apenas à superfície do concreto, e não adensando por completo. Além disso, percebemos que 1 (um) trabalhador estava sem o capacete de proteção em toda a concretagem. Imagem 8 – Da esquerda para direita: Bruno Franco, Bonifácio Neves, Lázaro Sabas, Diego Arruda e Heitor de Oliveira. Imagem 8 – Concreto sendo adensado com vibrador na horizontal em tempo chuvoso. 25 composto de alta resistência inicial que garante uma alta resistência nos primeiros dias de pega). São utilizados também aditivos que reduz a quantidade de cimento e aditivos retardador da pega. No local onde ocorre a produção do concreto os agregados passam pela esteira e são colocados no caminhão junto com o cimento e água na ordem conveniente e nas quantidades totais necessárias para a mistura. São colocados os materiais sólidos no caminhão betoneira nas suas quantidades totais e com pouca água, que só será colocada totalmente na obra antes da mistura final e descarga, é colocado também na central o aditivo que é dosado dentro da cabine pelo balanceiro que controla toda a operação. Assim o caminhão está pronto para ir à obra. A visita nos possibilitou aprender com a ajuda do engenheiro Paulo e funcionário da Redimix como funciona uma central dosadora que é um processo bem rápido de produção de um concreto, além de dá a possibilidade de ver as diferenças de como é executado a produção no laboratório e nas aulas práticas. Foi visto como são armazenados os agregados, os aditivos e cimentos e toda a operação até o caminhão se direcionar até a obra. Foi mostrado um concreto leve produzido na central que possibilitou ver a grande diferença com o concreto normal. Ao final da visita, foi possível absorver com mais detalhes de informações os conteúdos ministrados em sala de aula. Imagem 14 – Da esquerda para direita: Heitor, Bonifácio, Bruno, Lazaro e Diego. 26 7. CONCLUSÃO O estudo realizando neste trabalho com certeza pode nos proporcionar um grande crescimento como futuros engenheiros, pois tivemos a oportunidade de estudar os agregados e saber como ele influência nas propriedades do concreto, que hoje é o segundo material mais utilizado no mundo, só perde para a água. Tivemos a oportunidade de realizar um estudo comparativo do Cimento Portland Composto e do Cimento Portland Branco, ambos com grande aplicabilidade na construção civil. Além disso, as visitas técnicas realizadas foram fundamentais para complementar o conhecimento adquirido em sala de aula e no laboratório. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ENG-A53 Materiais de Construção II, Caderno de Aulas Práticas, Prof. Adailton de Oliveira Gomes. ABNT NBR NM 248:2003 - Agregados - Determinação da composição granulométrica. ABNT NBR 7211:2009 – Agregados para concreto – Especificações. ABNT NBR NM 45:2006 - Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. ABNT NBR NM 46:2003 - Agregados - Determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem. JIMÉNEZ, ALEJANDRA MARÍA GÓMEZ. Estudo experimental de um resíduo de construção e demolição (RCD) para utilização em pavimentação. 2011. xxv, 123 f., il. Dissertação (Mestrado em Geotécnica) - Universidade de Brasília, Brasília, 2011. ARGOLLO, R. M., FERREIRA, C., SAKAI T., Teoria dos erros, Universidade Federal da Bahia, 1998. ABNT NBR 12655:2006 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e recebimento – Procedimento. ABNT NBR 5739:2007 - Concreto - Ensaios de compressão de corpos-de- prova cilíndricos. ARAÚJO, José M., Estruturas de concreto: a resistência à compressão e critérios de ruptura para o concreto. Rio Grande: Dunas, 2001.