ensaios de aceitação do cimento 1. finura do cimento · materiais de construÇÃo civil ii...
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Associação Educativa EvangélicaUniEvangélica
Curso de Engenharia CivilProfessora Moema Castro, MSc.
M A T E R I A I S D E C O N S T R U Ç Ã O C I V I L I I
A n á p o l i s , 2 0 1 7 / 1 .
ENSAIOS EM CIMENTOENSAIOS EM CIMENTO
A U L A S 02 E 03
Apresentação2
� A qualidade do cimento é fundamental para aprodução de um bom concreto;
� É recomendável que o comprador ou um laboratórioindependente realize ensaios de aceitação
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independente realize ensaios de aceitaçãoperiódicos ou examine as propriedades de umcimento a ser utilizado para algum propósitoespecial.
Ensaios de Aceitação do Cimento3
1. Finura
2. Consistência de pasta normal
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3. Tempo de pega
4. Expansabilidade
5. Resistência
1. Finura do cimento4
� A área superficial total de cimento representa omaterial disponível para hidratação;
� A hidratação começa na superfície das partículas de cimento;
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� A velocidade de hidratação depende da finura das partículas decimento;
� Para um rápido desenvolvimento da resistência, é necessáriauma finura elevada.
1. Finura do cimento5
� Tanto a BS quanto a ASTM exigem a determinaçãoda superfície específica (em m²/kg).
� Distribuição do tamanho das partículas porsedimentação ou decantação.
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sedimentação ou decantação.
� Métodos baseados na Lei de Stokes� Dá a velocidade terminal de queda, pela ação da gravidade, de
uma partícula esférica em um meio fluido.
2.1 Finura do cimento6
� No Brasil, as normas de cimento especificam valoresde finura em relação à área específica.
� Métodos:
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� Blaine – ABNT NBR 16372:2015
� Peneira 75 µm (nº200) – ABNT NBR 11579:2012
� Peneirador aerodinâmico – ABNT NBR 12826:2014
2.2 Pasta de consistência normal7
� Norma técnica
� ABNT NBR NM 43:2003
� Objetivo
Determinar, para qualquer tipo de cimento, a quantidade de água
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� Determinar, para qualquer tipo de cimento, a quantidade de água
necessária para obter uma pasta com consistência padrão.
� Aplicação
� Para a determinação dos tempos de início e fim de pega;
� Para o ensaio de expansabilidade de Le Chatelier.
2.2 Pasta de consistência normal8
� Metodologia
� A consistência é determinada pelo aparelho de Vicat, que mede a
profundidade de penetração de uma sonda de 10 mm de diâmetro
(sonda de Tetmajer) sob a ação do peso próprio.
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� A pasta de consistência normal é estabelecida quando a
profundidade de penetração atinge um determinado valor.
� A quantidade de água necessária expressa como uma porcentagem
da massa de cimento seco situa-se entre 26 e 33%.
2.2 Pasta de consistência normal9
� Aparelhagem
� Balança com capacidade
mínima de 1000g e resolução
de 0,1g;
� Misturador mecânico;
Espátula;
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� Espátula;
� Molde troncocônico e placa de
vidro;
� Aparelho de Vicat com sonda
de Tetmajer acoplada.
� Cronômetro
2.2 Pasta de consistência normal10
� Procedimento de ensaio
� Introduzir a água no recipientedo misturador, medida comprecisão de 0,5 g;
� Adicionar lentamente aquantidade de cimento eaguardar 30 s;
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aguardar 30 s;� Ligar o misturador em
velocidade baixa durante 30 s;� Parar a mistura e raspar as
paredes da cuba, fazendo comque toda a pasta aderida a elasfique no fundo; realizar essaoperação em 15 s;
� Ligar o misturador navelocidade alta durante 1 min.
ARGAMASSADEIRA COM PÁ E CUBA
2.2 Pasta de consistência normal11
� Procedimento de ensaio
� Introduzir uma quantidade da pastano molde troncocônico colocadosobre uma placa de vidro comauxílio da espátula, regularizando ealisando a superfície;
� No aparelho de Vicat, colocar asonda de Tetmajer em contato com asuperfície da pasta e, após 45
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superfície da pasta e, após 45segundos do final de amassamentoda pasta, soltar a haste da sonda;
� Após 30 segundos, efetuar a leiturada distância, em milímetros, daextremidade da sonda ao fundo daforma - índice de consistência;
� A consistência da pasta éconsiderada normal quando o índicede consistência for igual a 6mm ±1mm.
VICAT P/ENSAIO DE CIMENTO NBR11581/ NM43
2.2 Pasta de consistência normal12
� RESULTADO
� A água da pasta de consistência normal é expressa em percentagemde massa relativa ao cimento, arredondada ao décimo mais próximo.
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� EXEMPLO
� Massa de cimento = 500 g
� Massa de água: a ser determinada por tentativas
� Consistência normal: pasta em que a sonda de Tetmajer fica a 6mm± 1mm da placa de vidro da base.
2.3 Tempo de pega13
� Descreve o enrijecimento da pasta de cimento.
� Pega se refere à mudança do estado fluido para o estado rígido.
� A pega é causada principalmente pela hidratação do C3A e C3S e é
acompanhada pela elevação da temperatura na pasta de cimento.
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� Início de pega – rápida elevação de temperatura.
� Fim de pega – pico de temperatura.
� Falsa pega – não há liberação de calor e o concreto pode ser
remisturado sem a adição de água.
� Pega instantânea – é caracterizada pela liberação de calor.
2.3 Tempo de pega14
� Início de pega
� Para determinação do tempo de início de pega, o aparelho deVicat é novamente utilizado, dessa vez empregando umaagulha de 1 mm de diâmetro, sob a ação de um peso
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agulha de 1 mm de diâmetro, sob a ação de um pesonormalizado, penetrando em uma pasta de cimento deconsistência normal.
� Quando a agulha não penetra mais que 5 mm, a partir dofundo do molde, considera-se que o início da pega ocorreu(sendo o tempo medido desde a adição de água ao cimento).
2.3 Tempo de pega15
� Início de pega
� A BS estabelece o tempo mínimo que pode variar entre 45minutos e 60 minutos, dependendo da classe de resistênciado cimento.
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do cimento.
� A ASTM especifica o tempo de pega mínimo de 60 minutospara os cimentos Portland.
� No Brasil, o tempo mínimo de pega especificado, em horas,para todos os cimentos brasileiros é de 1 hora (60 minutos).
2.3 Tempo de pega16
� Fim de pega
� O fim de pega é determinado por uma agulha com umacessório vazado de metal, de forma a deixar uma marcacircular de 5 mm de diâmetro, acoplado a 0,5 mm acima da
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circular de 5 mm de diâmetro, acoplado a 0,5 mm acima daponta da agulha.
� O tempo de fim de pega é estabelecido quando a agulha fazuma marca na superfície da pasta, mas a borda cortante nãoconsegue marcar a pasta.
2.3 Tempo de pega17
� Fim de pega
� As normas britânicas estabelecem que o fim da pega deveocorrer em um tempo máximo de 10 horas para os cimentosPortland, sendo este mesmo valor especificado pelas normas
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Portland, sendo este mesmo valor especificado pelas normasamericanas ASTM.
� No Brasil, o tempo máximo de fim de pega é estabelecido em10 horas para todos os cimentos, exceto para os cimentosPortland de alto-forno e pozolânico, em que esse tempo é de 12horas.
2.3 Tempo de pega18
� Aparelhagem
� Balança com capacidademínima de 1000g eresolução de 0,1g;
Misturador mecânico;
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� Misturador mecânico;
� Espátula;
� Molde troncocônico eplaca de vidro;
� Aparelho de Vicat comagulha de Vicat acoplada.
� Câmara úmida
2.3 Tempo de pega19
� Execução do ensaio (ABNT NBR NM 65:2003)� Condições do ambiente
� As condições do ambiente para a execução do ensaio (penetração daagulha) devem ser tais que proporcionam umidade relativa igual ousuperior a 70%.
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� Ajuste do aparelho de Vicat� Instalar a agulha de Vicat no aparelho de Vicat, fazendo-a descer até
que sua extremidade repouse sobre a placa de vidro, ajustando-se oindicador no zero da escala graduada.
� Preparação da pasta de cimento� Preparar uma pasta com 500 g de cimento e água necessária para a
consistência normal. Encher o molde tronco-cônico com a pasta.
2.3 Tempo de pega20
� Execução do ensaio� Determinação do tempo de início de pega
� O início da pega é determinado quando a agulha penetra na pastaaté uma distância de (4 ± 1) mm da placa base de vidro.
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� Deve-se descer a agulha, sem choque e sem velocidade inicial atéestacionar (condição que pode ser alcançada sustentando-alevemente com os dedos). A leitura é feita 30 segundos após apenetração da agulha na pasta.
� O tempo de início de pega é o intervalo decorrido entre o instanteem que se lançou a água de amassamento à pasta e o instante emque se constatou o fim da pega.
2.3 Tempo de pega21
� Execução do ensaio� Determinação do tempo de fim de pega
� Após a constatação do início da pega, fazer leituras a intervalosregulares de 10 min.
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regulares de 10 min.
� O tempo de fim de pega é o intervalo decorrido entre o instante emque se lançou a água de amassamento à pasta e o instante em quese constatou o fim de pega.
� O fim de pega é estabelecido no momento em que a agulha penetra0,5 mm na pasta.
2.4 Expansabilidade22
� É essencial que a pasta de cimento, após a pega, nãosofra uma grande alteração de volume.
� Uma expansão significativa (acima de uma limiteestabelecido) pode causar a desagregação da pasta de
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estabelecido) pode causar a desagregação da pasta decimento endurecida.
� Essas expansões podem ser causadas devido àsreações de cal livre, magnésio e sulfato decálcio. Os cimentos que apresentam esse tipo deexpansão são classificados como expansivos.
2.4 Expansabilidade23
� Cal livre
� Está presente no clínquer, intercristalizada com outros compostos e,em função disso, hidrata-se muito lentamente, ocupando um volumemaior que o óxido de cálcio livre original.
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� A cal livre não pode ser determinada pela análise química do cimentopor não ser possível distinguir entre o CaO que não reagiu e oCa(OH)2 produzido pela hidratação parcial dos silicatos quando ocimento é exposto ao ar.
� Na prática, a expansabilidade decorrente da cal livre é bastante rara.
2.4 Expansabilidade24
� Magnésio (MgO)
� Reage com água de maneira similar ao CaO, mas somente suaforma cristalina tem uma reação deletéria que causaexpansabilidade.
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expansabilidade.
� Sulfato de cálcio (CaSO4)
� Causa expansão pela formação de sulfoaluminato de cálcio(etringita) devido à reação com o sulfato de cálcio excedente(não utilizado pelo C3A durante a pega).
2.5 Resistência à compressão25
� Os ensaios de resistência não são feitos na pasta decimento pura devido à dificuldade de obtenção debons corpos de prova e de ensaio, econseqüentemente variabilidade de resultados.
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� Existem vários ensaios para determinação daresistência:� Tração direta
� Compressão
� Flexão
2.5 Resistência à compressão26
� No Brasil, a determinação da resistência àcompressão do cimento é normalizada pela NBR7215:1996 (versão corrigida 1997).
Nesse ensaio, os corpos de prova são:
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� Nesse ensaio, os corpos de prova são:
� Cilíndricos com diâmetro de 50mm e altura de 100mm
� Produzidos com argamassa de cimento e areia normal (NBR
7214:1982) na proporção em massa, de 1:3, sendo a relação
água cimento igual a 0,48.
2.5 Resistência à compressão27
� Aparelhagem
� balança com capacidademínima de 1000 g eresolução de 0,1 g;
� misturador mecânico;
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� misturador mecânico;
� espátula, paquímetro, réguametálica e placas de vidro;
� molde cilíndrico comdiâmetro interno de 50 mm ealtura de 100 mm;
� Soquete
� máquina de ensaio decompressão (prensa).
2.5 Resistência à compressão28
� Amostra / Materiais
MATERIAL QUANTIDADE (g)
Cimento 624 ± 0,4
Água 300 ± 0,2
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Água 300 ± 0,2
Are
ia N
orm
al#1,2 mm - fração grossa 468 ± 0,3
#0,6 mm - fração média grossa 468 ± 0,3
#0,3 mm - fração média fina 468 ± 0,3
#0,15 mm - fração fina 468 ± 0,3
2.5 Resistência à compressão29
� Execução do ensaio� 01) Misturar a seco todas as frações de areia;
� 02) Preparar argamassa padrão;a) Ligar o misturador na velocidade baixa;b) No espaço de 30Seg. colocar com o auxílio do copo de Becker toda a água na
cuba do misturador, bem como adicionar todo o cimento (anote o horário);
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cuba do misturador, bem como adicionar todo o cimento (anote o horário);c) Não desligue o misturador;d) No espaço de 30Seg., colocar as areias já homogeneizadas;e) Mudar a velocidade do misturador para alta, por 30seg.;f) Desligar o misturador por 90Seg;g) No espaço de 90Seg., faça:
� Nos primeiros 15seg., raspe com a espátula a cuba e a pá, de modo quetoda a argamassa fique no fundo da cuba;
� Espere 75seg. com a cuba coberta com um pano limpo e úmido;� Retire o pano.� Ligar o misturador na velocidade alta por 60seg.;� Desligar o misturador.
2.5 Resistência à compressão30
� Execução do ensaio� 03) Moldagem dos corpos de prova;
a) Untar com o óleo a parte interna dos moldes;
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b) Colocar a argamassa nos moldes com o auxílio da espátula, emquatro camadas (¼ + ¼ + ¼ + ¼), promovendo em cadacamada 30 golpes uniformes e homogeneamente distribuídospela superfície, para isso use o soquete;
c) Rasar todos os topos com o auxílio da régua;
d)Identifique-os no topo para posterior reconhecimento (etiqueta).
2.5 Resistência à compressão31
� Execução do ensaio� 04) Cura inicial;
a) Levar todos os moldes com suas respectivas placas à câmara úmida;
b) Colocar sobre cada um dos moldes placas de vidro, de modo aproteger os topos;
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� 05) Cura final;a) Desformar os corpos de prova;
b) Identifique-os melhor (marque-os com giz de cera em sua superfícielateral);
c) Imergir todos os corpos de prova, separados entre si, em um tanquecom água parada e saturada com cal, localizado dentro da câmaraúmida;
d) Deverão permanecer ali até o instante de seus rompimentos.
2.5 Resistência à compressão32
� Execução do ensaio� 06) Capeamento;
Durante a cura final, os corpos deverão ser capeados com umamistura fundida de enxofre, caulim, pozolanas, quartzo em pó
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ou outras substâncias que não alterem o ensaio, de modo auniformizar os topos do corpo de prova (faces do cilindro)promovendo um paralelismo entre os topos.
O processo abaixo exige EPI’s, tais como luvas de raspo decouro, óculos de segurança avental e máscara com filtro paragases ácidos.
2.5 Resistência à compressão33
� Execução do ensaio� 07) Determinação da carga de ruptura;
Os corpos de prova capeados deverão ser levados até à prensauniversal, de modo a serem ensaiados quanto a resistência dos
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mesmos à compressão.
O prato da prensa deverá estar limpo e o corpo de prova deveráestar centrado no mesmo, para a execução do ensaio.
A velocidade de carregamento transmitida ao corpo de provapela prensa, deverá ser de 0,20 a 0,30 MPa por segundo.
2.5 Resistência à compressão34
� Execução do ensaio� 07) Determinação da carga de ruptura;
Os corpos de prova poderão ser ensaiados nas seguintes idades:
Idade de ruptura Tolerância
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Obs: A idade de um corpo de prova é contada a partir doinstante que a água entrou em contato com o cimento, até osinstante atual.
24 h ± 30 min03 dias ± 1h07 dias ± 2h28 dias ± 4h91 dias ± 1dia