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Produção De Um Provete De Betão (isutc)

Projeto semestral da disciplina Materiais de Construção 1 referente à produção de um provete de betão, elaborado por: Lauro Mota et. al. (ISUTC)

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Instituto Superior de Transportes e Comunicações “Projecto Semestral” Licenciatura em Engenharia Civil e de Transportes Disciplina: Materiais de Construção I Docente: Engº Arsénio Muchate Discente(s): Lauro Mota, Malves Camilo, Marco Mondlane, Cindy Vermeulen, Constância Nhussi. Turma: C21 2º Ano Maputo, Junho - 2017 Índice 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 2 1.2. Objectivos ............................................................................................................................................ 2 1.3. Metodologia ........................................................................................................................................ 3 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ....................................................................................................... 4 2.1 Betão ...................................................................................................................................................... 4 2.2 Cimento portland ............................................................................................................................... 5 2.3 Agregados ou inertes ........................................................................................................................ 5 2.4 Aditivos e adjuvantes ....................................................................................................................... 5 2.5 Norma técnica ..................................................................................................................................... 6 2.6 Massa Volúmica .................................................................................................................................. 6 2.7 Classes de Resistencia do betão (NP EN 206-1) ....................................................................... 6 2.8 Classes de exposição do betão (NP EN 206-1) .......................................................................... 7 2.9 Baridade (NP EN 1097-3) ................................................................................................................ 8 3. Ensaio de granulometria (NP EN 933-1) ...................................................................................... 8 3.1 Ensaio de abaixamento de cone de abrams (NP EN 12350-2) ............................................ 9 3.2 Ensaio de resistência à compressão (NP EN 12360) .............................................................. 9 3.3 Metodologia de cálculo de composição do betão pelo método de Faury ...................... 10 4. MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................................... 10 4.1 Materiais utilizados para produzir o betão ............................................................................ 11 4.2 Ensaios realizados ........................................................................................................................... 11 5. RESULTADOS ............................................................................................................................. 13 5.1 Resultados do ensaio de granulometria .................................................................................. 13 5.2 Resultados do ensaio de abaixamento do cone de Abrams ............................................... 14 5.3 Cálculo de composição do betão ................................................................................................. 14 6. CONCLUSÕES .............................................................................................................................. 19 7. APENDICE .................................................................................................................................... 20 1. INTRODUÇÃO O uso do betão perfaz grande parte dos projetos de construção civil, devido a extensão do seu campo de aplicação o betão deve possuir características que lhe são impostas pelo tipo de obra em que é utilizado empregando processos de fabrico que lhe garantem uma certa uniformidade. A necessidade de construção de infraestruturas que promovem o desenvolvimento exige o uso racional dos recursos de modo a reduzir custos e desperdício de matéria prima, daí a importância do calculo de composição do betão. No âmbito do estudo sobre o betão, foi apresentado um trabalho de campo pelo regente da disciplina de Materiais de Construção I, este consistia na produção de um provete de betão. 1.2. Objectivos O trabalho tinha como objectivo produzir um betão em que seriam aplicados os métodos de calculo de composição e produção de betão estudados durante o semestre, e adiante submeter a peça à ensaios para determinar a sua resistência. Para a execução do mesmo foram realizados ensaios de baridade, granulometria, abaixamento do cone de Abrams e compressão aos 4 dias. Para o efeito de produção do betão especificado foi feito o cálculo da sua composição. Neste trabalho foi feita uma descrição das observações feitas durante os ensaios no laboratório LabCiv do Instituto Superior de Transportes e Comunicações (ISUTC). Tendo como objectivo descrever os materiais de produção, método de calculo da sua composição, e produção do betão. 2 1.3. Metodologia 1.3.1. Natureza do estudo Tratou-se de uma pesquisa laboratorial pois nesta factos são observados, registados, analisados, classificados e interpretados, sem interferência do pesquisador utilizando técnicas uniformizadas de coleta de dados (questionário e observação sistemática). 1.3.2. Fases do procedimento Tendo em vista a concretização do objectivo, a metodologia de desenvolvimento do trabalho envolveu as seguintes fases: 1. Identificação e recolha de informação de cariz literário sobre a matéria deste trabalho, pesquisa em livros e na internet. 2. Realização de ensaios: ensaio de baridade e ensaio de granulometria. 3. Tratamento e analise da informação recolhida nos ensaios. 4. Reflexão e conclusões. 3 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1 Betão Betão é o material mais utilizado na construção civil, composto por uma mistura de ligante hidráulico, areia, pedra e água, além de outros materiais eventuais, os aditivos e os adjuvantes. Historicamente, os romanos foram os primeiros a usar uma versão deste material, no entanto, o material só veio a ser desenvolvido e pesquisado no século XIX. Quando armado com armaduras passivas, recebe o nome de betão armado, e quando for armado com armaduras ativas recebe o nome de betão protendido ou betão pré-esforçado. Além disso existem vários tipos de betões especiais, como o betão auto-adensável, betão leve, betão pós-reativo, betão colorido, betão com fibras, que são utilizados de acordo com necessidades especificas de cada projeto. Em suma, o betão é uma mistura compacta de: • Agregados grossos: pedras britadas, seixos rolados, etc; • Agregados finos: areia; • Ligante Hidráulico: cimento, cal, etc; • Água; • Aditivos: pozolanas, cinzas volantes, escórias de alto forno, etc; • Adjuvantes: aceleradores de presa, retardadores de presa, fibras, corantes, etc. 4 2.2 Cimento portland O cimento portland é um ligante hidráulico resultante da mistura homogênea de clínquer portland, gesso e aditivos normalizados que são moídos de forma a obter um pó muito fino, por sua vez, ligante hidráulico é um produto que ganha presa e endurece quando misturado com água, podendo aglomerar outros materiais, tais como agregados grossos e areia. 2.3 Agregados ou inertes São materiais com forma e volume aleatórios, possuindo dimensões e propriedades adequadas para a produção de betão. Têm um custo relativamente reduzido, sendo este um dos motivos para a sua utilização. Os agregados com emprego constante na construção civil são a areia e a brita. 2.4 Aditivos e adjuvantes • Aditivo é um material inorgânico, finamente dividido, que é adicionado ao cimento com a finalidade de melhorar certas propriedades ou adquirir propriedades especiais que este não possua. • Adjuvante é uma substância usada em percentagem inferior a 5%, adicionada durante a amassadura, aos componentes normais das argamassas e betões, com o fim de modificar certas propriedades a fim de cumprimento dos requisitos específicos de cada obra, podem ser adicionados quer no estado fluido quer no estado sólido, quer na passagem de um estado para outro. 5 2.5 Norma técnica Uma norma técnica (ou padrão) é um documento, normalmente produzido por um órgão oficial acreditado para tal, que estabelece regras, diretrizes, ou características acerca de um material, produto, processo ou serviço. Neste trabalho foram utilizadas as normas: Portuguesa (NP) e American Society for Testing and Materials (ASTM). 2.6 Massa Volúmica A massa volúmica ou massa volumétrica de um corpo define-se como o quociente entre a massa e o volume desse corpo. Desta forma pode-se dizer que a massa volúmica mede o grau de concentração de massa em determinado volume. A unidade SI é quilograma por metro cúbico ("#/%& ). 2.7 Classes de Resistencia do betão (NP EN 206-1) Fig. 1 – Classes de resistência do betão. Fonte: Regulamento de Betões Armado e Pré-esforçados 6 2.8 Classes de exposição do betão (NP EN 206-1) Fig. 2 - Sem risco de corrosão ou ataque. Fonte: Norma Portuguesa EN 206-1 Fig. 3 - Corrosão induzida por carbonatação . Fonte: Norma Potuguesa EN 206-1 Fig. 4 - Corrosão induzida por cloretos não provenientes da água do mar. Fonte: Norma Potuguesa EN 206-1 7 2.9 Baridade (NP EN 1097-3) A baridade é calculada a partir da massa seca dos agregados, preenchendo um dado recipiente pela capacidade do recipiente. (= %* − %, -. Onde: %* − é a massa do recipiente com material; %, − massa do recipiente vazio; -. − Volume do recipiente. Fig. 5 – Determinação de baridade de um inerte. Fonte: Autor 3. Ensaio de granulometria (NP EN 933-1) O ensaio de granulometria é o processo utilizado para a determinação da percentagem em peso que cada faixa especificada de tamanho de partículas representa na massa total ensaiada. Através dos resultados obtidos desse ensaio é possível a construção da curva de distribuição granulométrica, tão importante para a classificação dos solos bem como a estimativa de parâmetros para filtros, bases estabilizadas, permeabilidade, capilaridade etc. A determinação da granulometria de um solo pode ser feita apenas por peneiramento ou por peneiramento e sedimentação, se necessário. O método adoptado neste ensaio foi a peneiração a seco com malhas ASTM. 8 Percentagem Retida: é a percentagem retida numa determinada peneiro. Obtem-se este percentual, através do peso seco da amostra, pesa-se o material retido, divide-se este pelo peso seco total e multiplica-se por 100. Percentagem Acumulada: é a soma dos percentuais retidos nas peneiras superiores, com o percentual retido na peneira em estudo. Percentagem que Passa é o peso de material que passa em cada peneiro, referido ao peso seco da amostra. Módulo de Finura: é a soma dos percentuais acumulados em todas as peneiras da série normal, dividida por 100. Quanto maior o módulo de finura, mais grosso será o solo. Dimensao Máxima: Corresponde ao número da peneiro da série normal na qual a percentagem acumulada é inferior ou igual a 5%, desde que esta porcentagem seja superior a 5% no peneiro imediatamente abaixo. 3.1 Ensaio de abaixamento de cone de abrams (NP EN 12350-2) O betão fresco é compactado no interior de um molde com a forma tronco-cónica (cone de Abrams). Quando o cone é removido subindo-o, o abaixamento do betão estabelece a medida da sua consistência. 3.2 Ensaio de resistência à compressão (NP EN 12360) Fig. 6 – Classes de abaixamento. Fonte: NP EN 206-1 9 A tensão de rotura do betão à compressão deve ser determinada por ensaios de cubos de 20 cm de aresta ou por ensaios de cilindros de 15 cm de diâmetro e 30 cm de altura. 3.3 Metodologia de cálculo de composição do betão pelo método de Faury Para o cálculo da curva de referência de faury e respectivo módulo de finura, são tidos em conta alguns parâmetros fundamentais, como: • Dimensão máxima do agregado (D); • Raio médio do molde (em geral tomado igual a D); • Trabalhabilidade do betão e tipo de vibração. 4. MATERIAIS E MÉTODOS Dados de entrada: Classe de resistência: B30 (C25/30) Abaixamento: 5 − 10 (3%) Massa Volúmica do cimento: 3100 "#/%& Baridade do Basalto – 2650 "#/7%& Baridade da Sarisca – 2,10 "#/7%& Baridade da Areia grossa – 1,42 "#/7%& Cimento – 10 Kg Basalto e sarisca – 15 Kg Areia grossa – 10 Kg Obs: Os materiais foram óbitos no campus da Instituição (ISUTC). 10 4.1 Materiais utilizados para produzir o betão • Cimento Portland CEM II / B-L 42,5 N, produzido pela Cimentos de Moçambique; • Inertes: Areia grossa, Sarisca, Basalto; • Água; 4.2 Ensaios realizados 1) Granulometria 2) Abaixamento do cone de abrams 4.2.1 Materiais utilizados no ensaio de granulometria • Peneiros; • Balança; • Inertes. Fig. 8 – Inertes. Fonte: Autor Fig. 7 – Classes de abaixamento. Fonte: Autor 11 4.2.1 Procedimento experimental para ensaio de granulometria • Introduzir materiais (inertes) no peneiro; • Movimentar no sentido horário e anti-horário; • Registar o peso retido; • Repetir os passos anteriores até que não haja mais material que passa de um peneiro para outro. 4.2.2 Materiais utilizados no ensaio de abaixamento do cone de abrams • Cone de abrams; • Varão para compactação (apiloamento); • Régua; • Betão. 4.2.2 Procedimento experimental para ensaio de abaixamento do cone de abrams 1. O provete deve ser homogeneizado no tabuleiro; 2. Humedecer o molde (cone de Abrams) e a placa/superfície; 3. Colocar o molde na placa/superfície horizontal; 4. Manter o molde fixo contra a placa/superfície; 5. Encher o molde em 3 camadas (1/3 da altura do molde); 6. Compactar cada camada com 25 pancadas; 7. Na camada de topo, amontoar o betão acima do molde; 8. Depois da camada de topo ter sido compactada, rasar a superfície de betão; 9. Remover o cone de Abrams subindo-o cuidadosamente na vertical 10. Realizar toda a operação desde o inicio de enchimento até à remoção do molde, sem interrupção, durante mais ou menos 150 segundos 11. Medir o abaixamento (h). 12 5. RESULTADOS 5.1 Resultados do ensaio de granulometria Tabela 1 - Resultados do ensaio granulométrico Abert. da malha 50 37.5 25 19 12.5 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.0075 Módulos de finura: Basalto 100.00 100.00 100.0 91.5 40.5 3.8 0.8 0.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4.366 % que passa Sarisca 100.00 100.00 100.00 100.00 97.25 54.09 1.67 0.39 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 5.536 Areia 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 94.43 70.47 20.91 6.44 1.95 0.31 7.769 100 90 80 % Passada 70 60 Basalto 50 Sarisca 40 Areia grossa 30 20 10 0 0.0065 0.075 0.149 0.297 0.595 1.19 2.38 4.76 9.52 12.7 19.1 Abertura da malha Gráfico 1 – Curvas granulométricas resultantes do ensaio 13 5.2 Resultados do ensaio de abaixamento do cone de Abrams • Mediu-se um abaixamento de 6 cm Fig. 10 – Abaixamento. Fonte: Autor Fig.9 – Coloção de betão no cone de abrams. Fonte: Autor 5.3 Cálculo de composição do betão Dados Massa Volúmica da Areia = 1,88 kg/ dm 3 = 1880 kg/ m 3 Massa Volúmica da Sarisca= 2,10 kg/ dm 3 = 2100 kg/ m 3 Massa Volúmica de ¾ = 1,42 kg/ dm 3 = 1420 kg/ m 3 Dimensão máxima À partir das tabelas: 19,1 mm Cimento : = 165 + 0.2 = − 300 0.5×= = 165 + 0.2 = − 300 = = 350?# 14 Resistência Característica @A3BCDEFℎA7B = 20(H3" − 10) J I J =A I H3" = − 10 20 H3" = 21.5KLA Água : = 0.5 = : = 175F/%& Percentagem de Cimento -3 = = KN -3 = 0,111 = + % + A + -N = 1 % = 0,694%& P3 = 3 3+% P3 = 13,8% PD/2 : = 30 ( = 2 ( 5 PI/2 = : + 17 I + S I − 0.75 TU/V = WX, W% 15 Percentagem de comparticipação dos inertes obtidas pelo método gráfico :YEZA + =Z%EC[B = 51% :YEZA = 37,2% (YZ[A 1 = 27% (YZ[A 2 (\AYZD3A) = 22% Módulos de finura de Faury e da mistura :YEZA = 3,068 (YZ[A 1 = 7,07 (YZ[A 2 (\AYZD3A) = 6,44 KH]^_`abc = 3,068×0,372 + 7,07×0,27 + 6,44×0,22 = 4,47 defghij = k, lVk Ajustamento das percentagens :YEZA (+11%) = 48,2% (YZ[A 1 (−11%) = 16% (YZ[A 2 (\AYZD3A) = 22% KH]^_`abc = 4,027 16 Restabelecimento • Areia :YEZA = • Brita 1 (YZ[A 1 = • 48,2 ×100 = 55,9% 86,2 16 ×100 = 18,6% 86,2 Brita 2 (YZ[A 2 = 22 ×100 = 25,5% 86,2 Quantidades ou comparticipação por m3 :YEZA = 694×0,559×1,59 = 616,8# (YZ[A 1 = 694×0,186×1,5 = 193,6# (YZ[A 2 = 694×0,255×1,5 = 265,5# Traço: =Z%EC[B: :YEZA: (YZ[A2: (YZ[A 1: Á#oA 350 616,8 265,5 193,6 175 : : : : 350 350 350 350 350 p: p. X: l. X: l. W: l. q 17 Tracado da curva da mistura ajustada 100.0 90.0 80.0 70.0 60.0 Curva de Faury 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 Gráfico 2 18 6. CONCLUSÕES Não sendo possível fazer o ensaio de ruptura por compressão, não se determinou a tensão de ruptutra do provete, recorrendo à fórmulas empíricas para este cálculo. O Betão é o material estrutural mais aplicado em construção civil, devido à facilidade de criação de qualquer peça, mão-de-obra barata e não especializada para a confecção e materiais que o compõem disponíveis em quase qualquer região do planeta. O betão é necessário para o desenvolvimento das cidades de pequeno e médio porte, influenciando favoravelmente em vários sectores, influenciando na infraestrutura urbana e na qualidade do ambiente construído. Devido às suas inúmeras vantagens, tem sido o material mais usado na construção de prédios residenciais, comerciais, industriais e públicos, pontes, viadutos, barragens, túneis, silos, reservatórios, etc. Entre as vantagens deste material de construção podem ser citadas: baixo custo relativo, disponibilidade dos seus materiais componentes em quase todos os lugares, versatilidade, adaptabilidade, durabilidade e possibilidade de incluir refugos industriais na sua produção. 19 7. APENDICE À seguir apresentam-se as folhas de calculo e curvas granulometricas traçadas durante o calculo da composição do betão pelo método de faury. 20