Materias pulverulentos

24
1 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.

Transcript of Materias pulverulentos

Page 1: Materias pulverulentos

1

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

Page 2: Materias pulverulentos

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

Page 3: Materias pulverulentos

3

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

Page 4: Materias pulverulentos

4

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:

Page 5: Materias pulverulentos

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

Page 6: Materias pulverulentos

6

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

Page 7: Materias pulverulentos

7

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)

Page 8: Materias pulverulentos

8

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);

Page 9: Materias pulverulentos

9

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

Page 10: Materias pulverulentos

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;

Page 11: Materias pulverulentos

11

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;

Page 12: Materias pulverulentos

12

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

Page 13: Materias pulverulentos

13

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

Page 14: Materias pulverulentos

14

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.

Page 15: Materias pulverulentos

15

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.

Page 16: Materias pulverulentos

16

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.

Page 17: Materias pulverulentos

17

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

Page 18: Materias pulverulentos

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