Materias pulverulentos
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1. INTRODUÇÃO
A Mecânica dos Solos é uma das disciplinas abordadas no Curso de
Engenharia Civil, onde se investiga o comportamento de maciços terrosos (o solo)
quando submetido a variáveis forças, por exemplo, uma obra de engenharia.
Conforme a NBR 7219 Materiais pulverulentos são Partículas minerais com
dimensão inferior a 0,075 mm, inclusive os materiais solúveis em água, presentes
nos agregados. No geral a presença desses materiais é indesejável na constituição
do concreto; um agregado com alto teor de materiais pulverulentos diminui
aderência do agregado a pasta ou argamassa, prejudicando de forma direta a
resistência e instabilidade dimensional do concreto produzido com alto índice de
material pulverulento.
Segunda a NBR 7251/1982 - Agregado em estado solto - Determinação da
massa unitária, neste ensaio iremos obter massa unitária do agregado em um
recipiente de material metálica sendo a amostra ali colocada sem qualquer
adensamento; procurando assim reproduzir a situação da obra, onde o operário
transporta o agregado em padiolas nas quais foi ele depositado sem adensamento.
Tem-se com objetivo geral Identificar e qualificar os tipos de solos, assim
como, exporem de forma clara e objetiva, as mais usadas aplicações do solo e na
engenharia civil, mostrando suas definições e classificações segundo a NBR 7181
/1978.
2. OBJETIVOS
2
2.1 Objetivo Geral
Determinar o teor de materiais pulverulentos e
Massa específica do agregado miúdo;
Massa unitária dos agregados em estado solto.
2.2 Objetivos Específicos
Calcular a quantidade de materiais pulverulentos na amostra e
Calcular a massa específica do agregado miúdo;
Calcular a massa específica do agregado miúdo.
3. REVISÃO DE LITERATURA
3.1 Definição de Solo
Segundo a NBR 6502, 1995, “Solo e todo material proveniente da
decomposição das rochas pela ação de agentes físicos ou químicos, podendo ou
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não conter matéria orgânica.”
3.1.1Granulometria do Solo
Solos arenosos
São aqueles que têm grande parte de suas partículas classificadas na fração
areia, de tamanho entre 2 mm e 0,05mm, formado principalmente por cristais de
quartzo e minerais primários. Os solos arenosos têm boa aeração e capacidade de
infiltração de água. Certas plantas e microorganismos podem viver com mais
dificuldades, devido à pouca capacidade de retenção de água.
3.2 Análise Granulométrica
Para a realização da análise granulométrica, são utilizados dois processos: o
peneiramento e a sedimentação, que podem ser utilizados juntos, ou somente o
primeiro, mas nesta primeira etapa se fará necessário somente o processo de
peneiramento.
3.2.1 Peneiramento
Peneiramento é o processo no qual o material é colocado em um jogo de
peneiras com aberturas de até 0,15 mm. O peneiramento utiliza o diâmetro das
partículas para separar os diversos tipos de solo, neste caso somente a areia fina.
Contudo, nem sempre é possível utilizá-lo para distinguir o solo, pois permite
passagem de argila e silte, que são menores do que 0,075 mm.
3.2.2 Peneiras
As peneiras são definidas em séries isoladas, que são utilizadas conforme a
sua necessidade. A identificação dessas séries é dada pela razão entre a abertura
de duas peneiras consecutivas. Por exemplo: Uma peneira com abertura de 4,75
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milímetros, e a consecutiva possui 2,4 milímetros. A razão entre elas é de
aproximadamente dois. Quanto maior for esse número, menor é o número de
peneiras utilizadas e vice-versa. A série com razão dois é muito utilizada, mas não
se enquadra em uma das três divisões definidas pela NBR 5734/1988:
Série Principal – Razão entre duas aberturas consecutivas de aproximadamente
1,41mm.
Série Normal – Razão entre duas aberturas consecutivas de aproximadamente
1,19.
Série Complementada – Razão entre duas aberturas com de aproximadamente
1,12.
3.2.3 Mesh ou Milímetros
Essa nomenclatura pode confundir, pois às vezes é utilizado o Mesh (símbolo
- #) como valor para as peneiras, e às vezes o Milímetro. Basicamente, o Mesh
conta o número de aberturas por polegada linear e é à medida que acompanha as
peneiras, enquanto o milímetro é o tamanho máximo que o grão deverá ter para
ultrapassar a peneira. Uma peneira com um mesh maior terá uma maior aberturas e
a partícula deverá ser mais fina para ultrapassá-la. Já uma peneira que permita a
passagem de um maior número de partículas, terá menos aberturas e
consecutivamente, um mesh menor.
3.2.4 Curva Granulométrica
A curva granulométrica é o resultado das observações realizadas nos grãos
resultantes nas pereiras. Na análise são coletadas amostras de um determinado
solo, com o objetivo de obter a porcentagem de cada tipo de grão ali presente. O
resultado é representado através de um gráfico que possui no eixo das abscissas
(eixo horizontal, x) um semilogarítmo indicando o tamanho das partículas e no eixo
das ordenadas (eixo vertical, y) a porcentagem de material que possui dimensões
menores do que o representado no eixo das abscissas. Opcionalmente, são
adicionados na parte superior do gráfico, os limites de cada tipo de solo para facilitar
a leitura e identificação do gráfico. Exemplo:
5
Imagem 1: Diagrama – Curva GranulométricaFonte: <http://www.scribd.com/doc/56422624/Curva-Granulometrica>
Como se pode observar, a curva é crescente, nas abscissas, da esquerda
para a direita, e nas ordenadas, de baixo para cima. Além de a curva identificar e
quantificar os materiais que existem na amostra testada, ela também indica, com
uma análise superficial do gráfico, o nível de graduação do solo.
3.3 Materiais Pulverulentos
Definição
Segundo a NBR 7219, “Materiais pulverulentos são partículas minerais com
dimensão inferior a 0,075 mm, inclusive os materiais solúveis em água, presentes
nos agregados”.
3.3.1 Agregados- Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco
Chapman
Definição:
Segundo a NBR 9776 , “Massa específica é a relação entre a massa do agregado seco
em estufa (100°C a 110°C) até constância de massa e o volume igual do sólido, incluídos os
poros impermeáveis”, por seguinte a norma 7211 consta que o “agregado miúdo, cujos grãos
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passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira
com abertura de malha de 150µm, em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR
NM 248,com peneiras definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1”.
3.3.2 Fórmula para determinar a massa específica do agregado
Devido à importância do agregado no concreto, há a necessidade de se conhecer o
material que irá ser trabalhado. Então para efeitos de dosagem, massa unitária nos
dá o conhecimento a respeito da razão da massa do material sobre o seu volume,
sendo incluídos no cálculo os poros do agregado (pois são preenchidos pela água).
A NM 248 classifica a granulometria dos agregados, através dela classificamos este
material como areia grossa. Com a NBR 9776 identificamos a massa específica do
agregado miúdo. E a DNER – ME 194/98, Agregados – determinação da massa
específica de agregados miúdos por meio do frasco de Chapman. De acordo com
estas normas a fórmula da massa específica do agregado é:
Onde:
γ = massa específica real do agregado miúdo.L = leitura do frasco após a colocação do agregado miúdo.
3.5 Agregados em estado solto - Determinação da massa unitária
Segundo a NBR 7251, 1982, “O quociente da massa do agregado lançado no
recipiente de acordo com a norma e o volume desse recipiente”.
3.5.1 Classificação dos agregados
Classificação dos agregados conforme a dimensão das partículas, massa específica,
ou origem têm gerado uma terminologia especial que deve ser claramente
entendida. Por exemplo, o termo agregado graúdo é usado para descrever
partículas maiores do que 4,8mm (retidas na peneira nº 4), e o termo agregado
miúdo é usado para partículas menores do que 4,8mm; tipicamente os
agregados miúdos contêm partículas que variam, em dimensão, de 75 µm (peneira
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nº 200) a 4,8mm, e os agregados graúdos de 4,8mm até cerca de 50mm, exceto
para concreto massa, que pode conter agregado graúdo de até 150mm.
A maioria dos agregados naturais, tais como areia e pedregulho têm massa
unitária entre 15203 e 1680kg/m e produzem concretos normais com
aproximadamente 2400kg/m de massa específica.
Para fins especiais, agregados mais leves ou mais pesados podem ser
usados para produzirem, respectivamente, concretos leves e pesados. Geralmente,
os agregados com massa unitária menor dos 3 3 que 1120kg/m são chamados
leves, e aqueles com mais de 2080kg/m são designados pesados.
3.5.2 Aplicações do Solo na Engenharia Civil
O terreno faz parte integrante de qualquer construção, afinal é ele que dá
sustentação ao peso e também determina características fundamentais do projeto
em função de seu perfil e de características físicas como elevação, drenagem e
localização. No que tange à mecânica dos solos, é importante conhecer os três tipos
básicos de solos: arenoso, siltoso e argiloso.
Para efeito prático de uma construção, é preciso conhecer o comportamento
que se espera de um solo quando este receber os esforços. Para tanto, a Mecânica
dos Solos divide os materiais que cobrem a terra em alguns grandes grupos:
• Rochas (terreno rochoso);
• Solos arenosos,
• Solos siltosos, e
• Solos argilosos.
Esta divisão não é muito rígida, ou seja, nem sempre se encontra solos que
se enquadram em apenas um dos tipos. Por exemplo, quando dizemos que um solo
é arenoso estamos na verdade dizendo que a sua maior parte é areia e não que
tudo é areia. Da mesma forma, um solo argiloso é aquele cuja maior proporção é
composta por argila.
O principal critério para fazer a classificação acima é o tamanho dos grãos
que compõem o solo. O quadro a seguir mostra os diâmetros dos grãos (em mm)
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para cada tipo básico de solo:
Tipo de solo:Argila Silte Areia fina Areia média Areia Grossa Pedregulho
Diâm. Grãos (mm): Até 0,005 0,005 a 0,05 0,05 a 0,15 0,15 a 0,84 0,84 a 4,8 4,8 a 16
Tabela 1: Relação entre os tipos de solo e diâmetros dos grãos.Fonte: Aula expositiva- slide.
Com se pode deduzir da tabela acima, uma argila é formada por grãos
extremamente pequenos, invisíveis a olho nu. As areias, por sua vez, têm grãos
facilmente visíveis, separáveis e individualizáveis, o mesmo acontecendo com o
pedregulho.
4. MATERIAL, EQUIPAMENTOS E MÉTODOS
4.1 Materiais para calcular a granulometria da areia
Areia (500 kg);
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4.2 Equipamentos
Balança analítica;
Balança de Precisão;
Estufa Laboratorial;
Peneiras (4,75 mm; 2,36 mm; 1,18mm; 0,6mm; 0,3mm; 0,15mm);
Peneirador elétrico;
Bandeja de ferro galvanizada (50x40 cm);
Escova (5x2cm);
Pincel;
4.3 Métodos
Passo 1: Organizamos as peneiras em seus respectivos lugares com o
auxilio do instrutor;
Passo 2: Despejamos a areia no conjunto de peneiras, e com a ajuda do
peneirador elétrico realizamos o experimento;
Passo 3: Verificou- se em cada peneira a granulometria da areia restante, se
tivesse, teria que ser pesados na balança analítica, e assim analisar os
resultados para determinar o gráfico da curva granulométrica e então achar o
coeficiente de uniformidade e o coeficiente de curvatura.
5. RESULTADOS
Peneira Retido Passante
retido
retido acumuad
Passante
10
o(mm) nº %4,75 4 0 500 100 1002,36 10 7 493 1,4 98,61,18 16 16,3 476,7 3,26 95,340,6 30 63,4 413,3 12,68 82,660,3 50 147,4 265,9 29,48 53,18
0,15 100 242 23,9 48,4 4,78Fundo 23,9 0 4,78 0
Tabela 02: Analise da areiaFonte: Marcelo Bessa
Areia
Cu=D 40D 90
= 0,60,47
=1,27 Muito uniforme
Coeficiente de curvatura da areia
Cc=D702
D 40 x D 90
= 0,32
0,6 x1 ,18=0,17 Mal graduado
Gráfico 1: Curva Granulométrica da Areia.Fonte: Grupo 1
6. EQUIPAMENTOS PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE
MATERIAIS PULVERULENTOS
Balança com resolução 0,1%, Estufa (105º à 110º), pincel / escova de cerdas
macias ou de aço, Bandeja e a peneira nº 200 com abertura de 75µm;
Dois recipientes de vidro transparente param se proceder a lavagem do
material, sem o material. Deve ser resistente para permitir a agitação vigorosa
sem perda de água ou da amostra.
6.1 Procedimento Experimental
Conforme a NBR9441 estabelece a massa mínima por amostra para o agregado
miúdo toma-se 500g de material;
Pesar 500g de agregado miúdo; Colocar a amostra (Mi1) na peneira nº 200 e
levar para água corrente para efetuar a lavagem do material;
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Depois de lavado colocar no recipientepara seca na estufa durante 24 horas a
uma temperatura que varia de 105º à 110º Celsius;
Pesar o material (agregado) que saio da estufa de acordo com sua
classificação.
6.2 Cálculos
O teor de materiais pulverulentos de cada amostra é obtido pela diferença
entre as massas da amostra antes (Mi) e depois da lavagem (Mf) é expresso em
porcentagem da massa da amostra ensaiada.
Teor de materiais pulverulentos = ((Mi – Mf) / Mi) x 100 Onde:
Mp=500−474,3500
x100()=5,14
Mp=5,14
Mi= Massa inicial da amostra;
Mf= Massa final da amostra;
OBSERVAÇÕES
A presença de material pulverulento afeta a resistência mecânica e
trabalhabilidade do traço. As partículas inferiores à (0,075mm) são constituídas de
silte e argila;O resultado é obtido pela média aritmética das duas determinações; A
NBR 7241 estabelece os limites máximos para material pulverulento passando na
peneira nº 200 (75µm); Agregado miúdo em concreto sujeito a desgaste superficial:
Máximo de 3,0%; Agregado miúdo em outros concretos: Máximo de 5,0%; Agregado
graúdo: Máximo de 10%.
7. EQUIPAMENTOS PAPA DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA
DE MATERIAIS NOS AGREGADOS
7.1 Materiais utilizados
a) Balança com capacidade mínima de 1 kg e sensibilidade de1 g ou menos;
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b) Frasco de Chapman graduado segundo a NBR 9776;
c) Funil;
d) Colher;
e) Recipiente;
7.2 Metodologia Utilizada
O material coletado foi retirado de uma amostra de agregado miúdo
previamente coletado.
Pesou-se 500g do agregado miúdo a ser ensaiada (esta areia já devidamente
seca), na balança com resolução de 0,01g.
Colocou-se água no frasco de Chapman até a marca de 200ml (ou 200cm³).
Em seguida, com o auxílio do funil vértice cuidadosamente a areia seca
pesada no frasco de Chapman, paulatinamente, intercalando movimentos
giratórios buscando a total retirada de ar que possa existir devido ao
lançamento do material no frasco (procedimento de vital importância no
ensaio).
Após esta operação foi feita a leitura final do frasco graduado de Chapman,
ou seja, o quanto à massa do agregado deslocou o volume de água, no caso
395ml, sendo esta medida abaixo da fase dos pulverulentos.
O mesmo procedimento descrito acima foi feito outra vez para obter duas amostras.
7.3. Resultados E Discussões
Após a execução dos procedimentos descritos no item 7.2, a água se
encontrava-se a 395ml.Os mesmos procedimentos citados foram repetidos na
segunda amostra, que foi obtido o mesmo resultado.
γ= 500L−20
g /cm³
γ= 500390−20
=1,35 g/cm ³
Seguindo as orientações da NBR 9776 de 1987 e da DNER – ME 194/98.
Foram feitas duas amostras que possuíram resultados iguais de 395 ml de volume. A
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massa específica real do agregado miúdo foi dada pela fórmula:
Onde:
γ = massa específica real do agregado miúdo.
L = leitura do frasco após a colocação do agregado miúdo.
Logo, leitura feita após a colocação do agregado miúdo: 395ml.
8. EQUIPAMENTOS PARA DE TERMINAR A MASSA UNITÁRIA
Balança com limite de erro de aproximadamente 0,5% das massas a
determinar;
Recipiente cilíndrico de material metálico com 15m³ de volume e 25cm de
diâmetro e de base com 10cm de altura;
Concha para lançar o material;
Haste para regularizar o agregado;
8.1 Metodologia Utilizada
Lançar o agregado através de concha ou pá a uma altura aproximadamente
de 10 a 12cm do topo do recipiente, evitando a segregação das amostras;
Realizar a regularização da superfície do material com uma régua;
Pesar o material e anotar os dados.
8.2 Resultados E Discussões
Amostra 01 Amostra 02 Amostra 03 Média
Peso do recipiente 395,7 395,7 395,7
P. do recip. + amostra 2776,0 2880,2 2917,3
Peso da amostra 2380,3 2484,5 2521,6
Vol. Do recipiente 4908,7 4908,7 4908,7
Massa Unitária Kg/dm³ 0,4849 0,506 0,5137 0,5
Tabela 03: Tabela da analise do material miúdo.Fonte: Marcelo Bessa
Amostra 01 Amostra 02 Amostra 03 Média
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Peso do recipiente 395,7 395,7 395,7
P. do recip. + amostra 3279,8 3344,6 3361,8
Peso da amostra 2884,8 2949,6 2966,8
Vol. Do recipiente 4908,7 4908,7 4908,7
Massa Unitária Kg/dm³ 0,4849 0,5061 0,5137 0,50
Tabela 7: Tabela da analise do material graúdo.Fonte: Marcelo Bessa
Observações:
Deve-se realizar pelo menos 03 determinações da massa unitária, adotando-
se como valor final a sua media;
Os resultados individuais não devem apresentar desvios maiores que 1% em
relação a media;
A massa unitária do agregado solto é a média das três determinações, dada
em kg/dm³, com aproximação de 0,01 kg/dm³;
O material utilizado foi a areia natural media.
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7. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A pesquisa de forma geral mostrou-se altamente instrutiva, onde basicamente
a leitura e a análise das amostras laboratoriais fundamentaram a prática e ambas se
completam. Com dito anteriormente o objetivo era Identificar os tipos de solos
quanto à sua curva granulométrica, onde o solo pode ser definido como um material
escavável, que perde sua resistência quando em contato com a água.
Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende
de forma direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu
comportamento dependem de uma série de conceitos desenvolvidos em ramos afins
de conhecimento. A mecânica dos solos é o estudo do comportamento de
engenharia do solo quando este é usado ou como material de construção ou como
material de fundação.
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Dentre os principais resultados obtidos, pode-se citar que na amostra 1, a
areia, quando submetida ao teste das peneiras ficou retida nas peneiras mais
internas, ou seja, a amostra tem maior concentração de grãos de baixa espessura
podendo ser classificada com areia fina onde a peneira 0,15mm teve a maior parte
da amostra retida, cerca de 480 gramas. Sendo que após a análise da curva
granulométrica, coeficiente de uniformidade e coeficiente de curvatura a amostra
pode ser classificada como um solo muito uniforme e bem graduado. Logo um solo
ideal para fazer recomposição de solos não uniformes.
É importante ressaltar também que a amostra 2, o solo que possui material
de grande espessura, após a sua lavagem na peneira 2mm sob a água, pôde-se
observar que grande parte da argila impregnada se desprendeu das pequenas
partículas, assim, diminuindo grande parte de sua massa. Sendo que após a análise
da curva granulométrica, coeficiente de uniformidade e coeficiente de curvatura a
amostra pôde ser classificada como um solo muito uniforme e mal graduado, pois
em parte de sua escala granulométrica a falta de partículas, grãos, é notável. Logo,
para uso deste solo, seria necessário misturá-lo a outro que tivesse grande
concentração de grãos médios.
Já a amostra 3, solo com espessura baixa, por possuir uma granulometria de
graus pequenos, foi classificado com uma solo de uniformidade média e mal
graduado pois após a análise da curva granulométrica, coeficiente de uniformidade e
coeficiente de curvatura. Logo o solo mais ideal após a análise dos solos: 1, 2 e
areia fina, será o solo 3, mesmo sendo um solo de baixa espessura dos grãos.
Quanto às aplicações do solo, pode-se identificar que o solo tem diversas
aplicações na engenharia civil como em fundações diretas, fundações em estacas,
corets e taludes sem proteção, pavimentação de estradas, aterros e outros, sendo o
solo argila silto arenoso mais indicado por suas propriedades e características.
Pode-se citar a Plasticidade e a resistência do solo seco.
Pode-se dizer que o estudo de Mecânica dos Solos na academia é de
fundamental importância para o aluno, pois é a partir deste conhecimento que o
engenheiro passa a entender melhor a relação do comportamento do solo com os
diversos materiais. Com a manipulação e uso correto, o solo passa a fazer parte
integrante das mais variadas aplicações da engenharia no âmbito da construção
civil.
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Referências Bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 9776: Agregados –
Determinação da massa específica por meio do frasco de Chapman. Rio de
Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 7217: Agregados –
Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 1987.
BAUER, L. A. Falcão. Materiais de construção Vol.1. 5.ed.. 0. Rio de Janeiro.
LTC. 2000
18
LEMOS. S. Machado e FÁTIMA. Miriam de C. M. Apostila de Mecânica dos Solos
I, Conceito introdutório. Ano 2007.
ORTIGÃO, J. A. R. Introdução à mecânica dos solos dos estados críticos. Ed.
Livros técnicos e científicos S.A, Rio de Janeiro, 1993.
ABNT NBR 7181 - Solo - Análise granulométrica.
Site: Wikipédia
Disponível em: <http://www.wikipedia.com.br/resistationof-ground-solos$5%-
831.httml>
Acessado em: 27 de agosto de 2011 Horas: 16:30
Site: IBDA – Fórum da construção civil
Disponível em: <http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo>
Acessado em: 27 de agosto de 2011 Hora: 17:07