UNIVERSIDADE DE ÉVORA

LICENCIATURA EM ENGENHARIA CIVIL

Materiais de Construção

Ano Lectivo 2012/2013

Relatório Prático

Docente: Paula Faria

Discentes:

Joana Cortesão, nº 26949

João Pereira, nº 27156

Joni Silva, nº 29122

2 | P á g i n a

3 | P á g i n a

Introdução 3

1.Ensaio de Equivalente de Areia (NP EN 933-8)

6

2.Análise Granulométrica (NP EN 933)

11

3.Índice de Forma (NP EN 933-4)

17

4.Índice de Achatamento (NP EN 933-3)

22

Conclusão

27

Bibliografia

28

ÍNDICE

4 | P á g i n a

INTRODUÇÃO

Com o intuito de testar as características dos materiais de construção,

realizamos ensaios com os mesmos, que podem ser realizados directa ou

indirectamente. Quando se observa o comportamento do material em obras já

realizadas, o ensaio é feito directamente, e quando é feito em laboratório, diz-se que é

indirecto.

Foi portanto efectuado no laboratório de Engenharia Civil da Universidade de

Évora, os ensaios apresentados neste relatório, que visam a análise e quantificação das

características mecânicas dos materiais ensaiados.

Os processos de ensaio foram devidamente normalizados, tanto através das

normas portuguesas (NP) como a partir das especificações do Laboratório Nacional de

Engenharia Civil (LNEC), de forma a estarem devidamente quantificáveis e

qualificáveis.

Os ensaios a serem realizados foram os seguintes:

Ensaio de Equivalente de Areia

Ensaio da Análise Granulométrica

Ensaio do Índice de Forma

Ensaio do Índice de Achatamento

O ensaio do azul de metileno (EN NP 933-9) não constou da lista de ensaios realizados

em laboratório, contudo este ensaio é realizado pelo método da mancha, desenvolvido

por JONES (1964), que consiste na titulação de uma suspensão de solo mais água com

uma solução do azul de metileno padronizada, em meio intensamente agitado; após a

adição de uma certa quantidade de corante, retira-se uma gota da solução (corante +

5 | P á g i n a

água + solo), que é “pingada” sobre o papel de filtro. Se a mancha formada pela

difusão da gota no papel apresentar uma aura azul claro ou esverdeado, significa que

há excesso de corante na solução, senão adiciona-se mais corante e repete-se o teste

da mancha até atingir o ponto onde há excesso de corante. Com este ensaio é possível

relacionar a variação de pH da solução com a adsorção do azul metileno, e conclui-se

que quanto maior é o pH, maior é a adsorção do azul de metileno pela caulinite.

Fig1. Apresentação de possíveis resultados deste ensaio:

Para darmos inicio a elaboração dos ensaios foi necessário, recorrer ao Método de

Amostragem, segundo a Norma Portuguesa 932-1, que se resume na obtenção de uma

amostra integral representativa das propriedades médias do lote, este lote vai ser

sujeito a uma redução, de acordo com o esquema a seguir apresentado;

6 | P á g i n a

Para reduzir a amostra integral, numa subamostra com a massa necessária, usa-se um

esquartilador (Fig2.), onde os agregados devem ser despejados e assim separados.

Fig2. Esquartiladores

Para a obtenção de provetes para análises químicas, devem ser adoptados os métodos

clássicos de redução de amostras seguidas de esmagamento das subamostras nas

fases intermédias. E para que o provete seja representativo a massa da subamostra em

qualquer fase intermédia não deve ser inferior ao valor limite especificado no Quadro1

que se segue:

Quadro 1. Valores da Massa mínima (g):

Ø Máx (mm) M mín (g) 1 100 2 200 4 500 8 800

16 1000 32 2000 63 10000

O valor da nossa massa inicial M0= 8870,96g.

7 | P á g i n a

1.ENSAIO DE EQUIVALENTE DE AREIA – NP EN 933-8

Definição:

O teste determina a quantidade de impurezas e finos em determinada mistura de

agregado. Quanto maior for o equivalente de areia, menor é a quantidade de finos na

amostra.

O equivalente de areia deve ser superior ou igual a 55 %, para que o agregado fino

possa ser utilizado em misturas betuminosas.

Objectivo:

O objectivo deste ensaio tem como finalidade determinar a quantidade de finos, de

uma dada amostra do solo. E consiste em agitar energeticamente uma amostra de solo

arenoso numa proveta contendo uma solução diluída, composta por solução de

cloreto de cálcio cristalino x glicerina x solução de formaldeído x água destilada e, após

o repouso, determinar a relação entre o volume de areia e o volume de areia mais o de

finos que se separam da areia; a fórmula utilizada para determinar o Equivalente de

areia, é a seguinte:

Em que,

h2 – representa a altura do floculado

h1 – represente a altura do material depositado

8 | P á g i n a

Material:

Esquartilador

2 provetes cilíndricos (3 e 4)

Régua

Cronómetro

Rolha de borracha

Pistão

Funil

Solução aquosa de glicerina

Amostra

Craveira

Procedimento:

1. Preparou-se o provete elementar, reduziu-se de acordo com EN 932-2.

2. Determinou-se o k dos mergulhadores em duas provetas cilíndricas, através de

uma craveira, (fig. 1).

3. Introduziu-se a solução de lavagem até à marca inferior da proveta.

4. Introduziu-se o agregado 0/2 mm, em ambas as provetas.

5. Deram-se pancadas ligeiras na base das provetas.

6. Deixou-se repousar as provetas durante aproximadamente 10 minutos.

7. Selaram-se as provetas com uma rolha de borracha.

8. Agitaram-se as provetas manualmente durante aproximadamente 30

segundos, atingindo cerca de 90 ciclos.

9. Colocaram-se as provetas na posição vertical.

10. Lavaram-se as paredes e a rolha de cada uma das provetas com a solução

aquosa de glicerina.

11. Deixou-se repousar as provetas durante aproximadamente 20 minutos.

9 | P á g i n a

12. Mediu-se e registou-se h1 (distância da base da proveta à base superior do

floculado) em ambas a provetas, através da régua, (fig. 2).

13. Introduziu-se lentamente os mergulhadores até à base do floculado, fixando o

mesmo na proveta.

14. Mediu-se e registou-se h2 (distância entre a face inferior da cabeça do

mergulhador e a face superior do anel fixo na proveta) em ambas as provetas,

através de uma craveira, (fig. 3).

Fig.1. Determinação de k.

Fig.2.Determinação de h1.

Fig.3.Determinação de h2.

10 | P á g i n a

Cálculos Utilizados:

Uma vez que a amostra não estava seca, foi necessário calcular o teor de humidade da

areia (w) para com isso determinar a massa da amostra (M) para cada provete a ser

utilizado ensaio, e para isso usámos a equação:

(Resultou aproximadamente de uma massa de 120g para cada provete).

Para determinar o equivalente de areia, usa-se a seguinte fórmula:

Em que,

h1 - distância da base da proveta à base superior do floculado;

h2 - distância entre a face inferior da cabeça do mergulhador e a face superior

do anel fixo na proveta.

Apresentação dos resultados:

Tabela 1. Ensaio de Equivalente de Areia:

Provete 1 Provete 2

K (cm) 5,75 5,83

M (g) 121,58 122,13

h1(cm) 10,80 9,30 h2 (cm) 14,20 13,75

EA (%) 78,24 85,16

11 | P á g i n a

Interpretação dos resultados:

A diferença entre os dois resultados %E.A.(2)-%E.A.(1)=85,16-78,24=6,9% >4, significa

que o ensaio deveria ser repetido, devido a esta discrepância de 7%.

A média dos valores de equivalente de areia vai ser dada pela seguinte relação:

Mediante a realização deste ensaio pode-se concluir que o equivalente de areia foi de

81,7%. Como este valor é superior ou igual a 55%, significa que o agregado fino pode

ser utilizado em misturas betuminosas.

12 | P á g i n a

2.ANÁLISE GRANULOMÉTRICA – NP EN 933

Definição:

O ensaio de granulometria é um processo utilizado para determinar a distribuição

expressa em peso, das partículas constituintes da massa total ensaiada, esta

distribuição é feita com base na dimensão das mesmas. A granulometria tem uma

grande influência em determinadas propriedades do betão, como é o caso da

compacidade, ou seja o modo como as partículas que arrumam, bem como com a

trabalhabilidade, que é a maior ou menor facilidade com que o betão é amassado,

transportado, colocado, compactado e acabado com menor ou maior facilidade de

segregação durante essas operações.

Este ensaio consiste na peneiração (Fig1.), por meio de um conjunto de peneiros, de

uma amostra do solo. E o agregado que ficou retido no peneiro x, é pesado.

Fig1. Peneiração da amostra

Objectivo:

Através dos resultados obtidos por este ensaio é possível a construção da curva de

distribuição granulométrica, bem como a análise da percentagem de finos que

passaram pelo peneiro 0,063 mm.

13 | P á g i n a

Material:

1 Bateria de Peneiros

Amostra de Solo

Tabuleiros

Balança

Estufa

Exsicador

Gobelés

Pás

Procedimento:

1. Redução da Amostra

2. Secagem (110±5ºC), até atingir uma massa constante, pesar o M1

3. O provete vai ser completamente mergulhado em água, durante 24h, e vai

sofrer uma agitação para separação completa dos finos

4. Lavagem do material passando pelos peneiros (Peneiração por via húmida) de

dimensões 2 mm, 1 mm e 0,063 mm até a água sair límpida

5. Secagem do material, superior a 0,063 mm, a (110±5ºC) até alcançar uma

massa constante

6. Arrefecimento e pesagem M2

7. Peneiração, com a seguinte bateria de peneiros (31,5 mm, 16 mm, 8 mm, 4

mm, 2 mm, 1 mm, 0,500 mm, 0,250 mm, 0,125 mm, 0,063 mm)

8. Pesagem do material retido em cada peneiro, registando as massas em R1, R2,

R3, ... , Rn . Massa do material retido no fundo – P (é todo o material inferior a

0,063 mm)

14 | P á g i n a

Cálculos Utilizados:

Cálculo da % de finos que passam pelo peneiro 0,063 mm:

Onde,

M1- massa seca total

M2- massa seca total após lavagem

P- material restante no fundo

f- % de finos que passam no peneiro 63μm

M1-M2 – é o material que se perdeu

Validação:

Se, este resultado for maior de 1%, significa que este ensaio vai ter de ser repetido.

Apresentação dos resultados:

Massa seca total M1= 9346,96 g

Massa seca após lavagem M2= 8870,96 g

Massa seca dos finos removidos por lavagem M1-M2= 2476 g (material perdido durante

a peneiração por via húmida)

Tabela2. Dados da Análise Granulométrica:

Peneiro

Tabuleiro Tabuleiro + massa

retida

Massa retida

31,5 395,48 793,36 397,88

16 343,57 2222,64 1879,07

15 | P á g i n a

8 372,65 1927,82 1555,17

4 469,77 1732,51 1262,74

2 374,72 1470,21 1095,49

1 244,64 1038,67 794,03

0,5 303,86 896,47 592,61

0,25 267,86 777,24 509,38

0,125 302,03 686,39 384,36

0,063 182,23 421,93 239,7

< 0,063 195,04 259,41 64,37 Total = 8774,8

Tabela3. Valores da Análise Granulométrica para obtenção da Curva

Granulométrica:

Peneiro Massa retida

% Retidos Acumulados

% Passados Acumulados (Kg) (%)

31,5 397,88 4,49 4,49 95,51

16 1879,07 21,18 25,67 74,33

8 1555,17 17,53 43,20 56,80 4 1262,74 14,23 57,43 42,57

2 1095,49 12,35 69,78 30,22

1 794,03 8,95 78,73 21,27

0,5 592,61 6,68 85,41 14,59 0,25 509,38 5,74 91,16 8,84

0,125 384,36 4,33 95,49 4,51 0,063 239,7 2,70 98,19 1,81

< 0,063 64,37 0,73 98,92 1,08 Total = 8774,8

16 | P á g i n a

% P

assa

do

s A

cum

ula

do

s

Gráfico da Curva Granulométrica:

100,00

80,00

60,00

40,00

20,00

0,00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Diâmetro Esférico Aparente (mm)

Interpretação dos resultados:

A curva obtida foi contínua, o que significa que o agregado é bem graduado.

Fig1. Relação da Graduação do Agregado com a Curva Granulométrica

Para calcular a percentagem de finos que passam pelo peneiro 0,063 mm, utilizou-se

a fórmula previamente estabelecida, e o valor obtido é:

O valor obtido para a percentagem de finos foi de 5,78%.

17 | P á g i n a

Para validarmos o ensaio, recorremos à seguinte relação:

Como este valor é inferior a 1%, o ensaio não teve de ser repetido, ou seja os valores

são os esperados.

18 | P á g i n a

3.ÍNDICE DE FORMA – NP EN 933-4

Definição:

O Índice de Forma é calculado como a massa das partículas, expressa em

percentagem, com razão (L/E > 3), da massa total seca das partículas ensaiadas. Estas

partículas são ensaiadas, como já foi referido, com base na relação entre o

comprimento (L) e a espessura (E), através do paquímetro.

O comprimento da partícula é a máxima dimensão, definido pela maior distância entre

dois planos paralelos tangenciais à superfície da partícula. E a espessura é a mínima

dimensão, definida pela menor distância entre dois planos paralelos tangenciais à

superfície da partícula.

Fig1. Forma das partículas

A forma das partículas do agregado afecta o comportamento do betão pois tem

influência na trabalhabilidade, no ângulo de atrito interno, compacidade, ou seja, nas

propriedades que dependem da quantidade de água de amassadura. A forma das

partículas do agregado pode ser descrita pelo uso de dois parâmetros “achatadas” e

“alongadas”.

As partículas mais indesejáveis no fabrico do betão são as que são simultaneamente

achatadas e alongadas.

19 | P á g i n a

Objectivo:

Especifica o procedimento para determinação do índice de forma de agregados de

origem natural, artificial e agregados leves.

- Este procedimento aplica-se a fracções granulométricas di/Di, onde Di ≤ 63 mm e di ≥

4 mm.

Material:

Balança (exactidão de 0,1% do provete)

Paquímetro

Estufa Ventilada

Esquartilador

Tabuleiro

Fig.1.Paquímetro ou Craveira

Procedimento:

1. Secar a 110±5ºC

2. Rejeitar partículas superiores a 31,5 mm e inferiores a 4 mm.

3. Registar a massa do provete M0.

20 | P á g i n a

Quadro1. Massa de provetes

Máxima dimensão do agregado (D)

(mm)

Massa mínima do provete

(g)

31,5 397,88

16 1879,07 8 1555,17

4 1262,74

4. Medir o comprimento (L) e a espessura (E) de cada partícula utilizando um

paquímetro.

4.1. No caso, dos provetes conterem mais de 100 partículas:

4.2. Reduzir a amostra com o esquartilador, até obter as 100 partículas

desejada.

5. Separar as partículas (não cúbicas)

6. Pesar essas partículas, não cúbicas.

Cálculos Utilizados:

Cálculo do Índice de Forma (Shape Index):

Em que;

M2 – é a massa das partículas não cúbicas

M1 - é a massa total das partículas

Cálculo das Fracções granulométricas reduzidas (não cúbicas):

21 | P á g i n a

M1i – Massa da fracção total

M2i – Massa da fracção total não cúbica

M’1i – Massa da fracção reduzida

M’2i – Massa da fracção reduzida não cúbica

Resultados:

Quadro2. Massa das Fracções Não Reduzidas

Fracções não reduzidas

di/Di (mm) M1i (g) M2i (g) SI (%)

31,5 397,88 122,95

31 16/31,5 1879,07 198,36

Quadro3. Massa das Fracções Reduzidas

Fracções reduzidas

di/Di(mm) M’1i (g) M’2i (g) M1i (g) M2i (g) SI (%)

8/16 366,09 72,42 1555,17 307,64

22 4/8 72,63 24,08 1262,74 418,65

Interpretação de resultados:

Índice de Forma para fracções granulométricas não reduzidas:

22 | P á g i n a

Índice de Forma para fracções granulométricas reduzidas:

( ) ( )

( ) ( )

Média de Índice de Forma:

Podemos concluir que a média de Índice de Forma do nosso material é de 27%, ou seja

é a massa das partículas, expressa em percentagem, que tem uma razão L/E > 3, da

massa total seca das partículas ensaiadas.

23 | P á g i n a

4.ÍNDICE DE ACHATAMENTO - NP EN 933-3

Definição:

O índice de achatamento vai corresponder à massa total das partículas que passam

nos peneiros de barras, expressa em percentagem da massa total seca de partículas

ensaiadas.

A realização deste ensaio consiste em duas operações de peneiração, em primeiro

lugar a amostra é separada em várias fracções granulométricas. Cada fracção di/Di é

peneirada (2ºª peneiração) utilizando os peneiros de barras com ranhuras paralelas de

largura Di/2 (apresentadas no quadro 1.1).

Quadro 1.1. Largura da Ranhura dos Peneiros de Barras

Fracção granulométrica di/Di (mm)

Largura da Ranhura do Peneiro de Barras (mm)

31,5/40 20 ± 0,3

25/31,5 16 ± 0,3

20/25 12,5 ± 0,3

16/20 10 ± 0,3 12,5/16 8 ± 0,3

10/12,5 6,3 ± 0,3

8/10 5 ± 0,3

6,3/8 4 ± 0,3

5/6,3 3,15 ± 0,3

4/5 2,5 ± 0,3

24 | P á g i n a

Objectivo:

Determinar o índice de achatamento, ou seja, a massa total de partículas que passam

nos peneiros de barras, expressa em % da massa total seca de partículas ensaiadas que

podem ser de origem natural, artificial e agregado leve, contudo este procedimento

não se aplica a fracções granulométricas inferiores a 4 mm e superiores a 80 mm, no

nosso caso ensaio trabalhamos com as fracções de 4 mm a 31.5 mm.

Material:

Balança

Estufa

Tabuleiros

1 Bateria de Peneiros (31,5 mm; 25 mm; 20 mm; 16 mm; 10 mm; 8 mm;

6,3 mm; 5 mm; 4 mm)

Peneiros de barras (Fig1.) correspondentes ao quadro 1.1.

Fig1. Peneiros de Barra

Procedimento:

1. Redução de amostra segundo EN 932-2

2. Massa do provete determinado segundo EN 933-1

3. Secagem a (110±5ºC) até atingir massa constante

4. Arrefecer e pesar M0=8870,96g

5. Peneiração usando os peneiros acima transcritos

6. Pesar e rejeitar todas as partículas cujas fracções granulométricas sejam

inferiores a 4mm e superiores a 31,5mm

25 | P á g i n a

7. Pesar e reter todas as partículas de cada fracção di/Di entre 4mm e 31,5mm

8. Peneiração de cada fracção di/Di pelos peneiros de barras

9. Pesagem do material que passa por cada peneiro de barras

Cálculos Utilizados:

Cálculo do Índice de Achatamento:

Em que;

M1 - é a massa total (g) das partículas de cada uma das fracções granulométricas di/Di.

M2 – é a massa total (g) das partículas de cada uma das fracções granulométricas que

passa no peneiro de barras correspondente, com ranhura de largura Di/2.

Cálculo do Índice de Achatamento de cada fracção granulométrica:

Em que;

Ri - é a massa (g) de cada fracção granulométrica di/Di.

M2 – é a massa total (g) das partículas de cada uma das fracções granulométricas que

passa no peneiro de barras correspondente, com ranhura de largura Di/2.

26 | P á g i n a

Validação:

Se, este resultado for maior de 1%, significa que este ensaio vai ter de ser repetido.

Resultados:

Massa do provete M0= 8870,96g

Massa retida no peneiro 31,5mm= 222,80g

Massa que passa no peneiro 4mm= 561,02g

Soma das massas rejeitadas= 3876,19g

Peneiros de ensaio Peneiro de barras

Di (mm)

Massa (Ri) da fracção

di/Di (g)

Largura nominal

da ranhura

no peneiro de barras

(mm)

Massa que passa pelo peneiro de

barras (g)

FI = (mi / Ri) x 100

Massas

Rejeitadas

31,5 222,8 20 221,78 4,46 1,02

25 765,90 16 140,69 18,37 625,21

20 648,88 12,5 52,83 8,14 596,05

16 423,63 10 47,45 11,20 376,18

12,5 562,78 8 89,66 15,93 473,12

10 519,41 6,3 103,14 19,86 416,27

8 472,78 5 96,14 20,34 376,64

6,3 413,07 4 101,58 24,59 311,49

5 387,89 3,15 105,3 27,15 282,59

4 561,02 2,5 142,38 25,38 418,64

M1=ΣRi= 4978,16 M2=Σmi= 1100,95

FI = (M2/M1) x 100= 22,12

27 | P á g i n a

Interpretação de resultados:

Podemos concluir que o valor do índice de achatamento foi de 22%

Para validarmos o ensaio recorremos à seguinte relação:

Como o resultado foi 0,19% ou seja, deu um valor inferior a 1%, podemos concluir que

este ensaio não necessita de ser repetido.

28 | P á g i n a

CONCLUSÃO

Com a execução dos ensaios sumariamente descritos neste relatório, tivemos contacto

com alguns materiais utilizados na Construção Civil e ficamos familiarizados com

ensaios que nos ajudam a conhecer os materiais e as suas características mecânicas,

tendo agora uma maior consciência da importância do conhecimento destas mesmas

qualidades, para a possível execução de posteriores correcções.

Mediante a realização o ensaio de equivalente de areia podemos concluir que o

equivalente de areia foi de 81,7%. Como este valor é superior ou igual a 55%,

significa que o agregado fino pode ser utilizado em misturas betuminosas.

Após a realização do ensaio da análise granulométrica, foi possível obter uma

curva granulométrica contínua, o que significa que o agregado é bem

graduado. E através da realização de cálculos, foi possível determinar a

percentagem de finos, cujo valor foi de 5,78%.

Podemos concluir que a média de Índice de Forma do nosso material é de 27%,

ou seja é a massa das partículas, expressa em percentagem, que tem uma

razão L/E > 3, da massa total seca das partículas ensaiadas.

Podemos concluir que o valor do índice de achatamento foi de 22%.

Seguidamente, recorremos à validação deste valor, e o valor foi de 0,19% ou

seja, deu um valor inferior a 1%, podemos concluir que este ensaio não

necessita de ser repetido.

BIBLIOGRAFIA

Normas Portuguesas:

- Método de Amostragem, (NP EN 932-1)

- Método de Redução de Amostras (NP EN 932-2)

- Ensaio de Equivalente de Areia (NP EN 933-8)

- Ensaio da Análise Granulométrica (NP EN 933)

- Índice de Forma (NP EN 933-4)

- Índice de Achatamento (NP EN 933-3)

- Documentos facultados pela Docente

- Sebenta das aulas teóricas

A disciplina de Materiais de Construção, na sua vertente prática tem como intuito testar as características dos materiais, através da realização de ensaios com os mesmos, que podem ser realizados directa ou indirectamente. Quando se observa o comportamento do material em obras já realizadas, o ensaio é feito directamente, e quando é feito em laboratório, diz-se que é indirecto.

Foi portanto efectuado no laboratório de Engenharia Civil da Universidade de Évora, os ensaios

apresentados neste relatório, que visam a análise e quantificação das características mecânicas dos

materiais ensaiados.

Os processos de ensaio foram devidamente normalizados, tanto através das normas portuguesas

(NP) como a partir das especificações do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), de forma a

estarem devidamente quantificáveis e qualificáveis.

UNIVERSIDADE DE ÉVORA