Ensaios sobre cimento portland

Ensaios sobre cimento portland

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ENSAIOS SOBRE CIMENTO PORTLAND – DETERMINAÇÃO DA FINURA POR MEIO DA PENEIRA Nº 200; DETERMINAÇÃO DA PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL, TEMPO DE PEGA E EXPANSIBILIDADE DE LÊ CHATELIER

ENGENHEIRO COELHO 2015

2 YASMIN NASCIMENTO SILVA

ENSAIOS SOBRE CIMENTO PORTLAND – DETERMINAÇÃO DA FINURA POR MEIO DA PENEIRA Nº 200; DETERMINAÇÃO DA PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL, TEMPO DE PEGA E EXPANSIBILIDADE DE LÊ CHATELIER

Relatório de atividades práticas do Laboratório de Materiais de construção do Centro Universitário Adventista de São Paulo do curso de Engenharia Civil, sob orientação do prof. Lucas da Silva Barboza.

ENGENHEIRO COELHO 2015

Esse relatório visa promover nosso conhecimento a respeito de alguns ensaios sobre aglomerantes, mais precisamente sobre o cimento portland. Nele veremos a importância de saber as proporções exatas da composição da pasta, e mais especificamente, a finura necessária ao bom rendimento da mesma, e através da peneira nº 200, obteremos a separação dos grãos aglomerantes mais finos e dos que são maiores que 0,075 m. O próximo estudo se refere ao estabelecimento de um padrão para a pasta, para isso são testadas várias porções de água, a fim de obtermos uma consistência ideal e normal para todas. Para estabelecer esse padrão, é utilizado um equipamento chamado Vicat, onde nos orienta por meio de sua leitura se chegamos ao resultado requerido, a sonda de Tetmajer deve estar entre (6 ± 1)m da placa da base. Se a quantidade de água escolhida para a realização do ensaio for correta, pode-se dar continuidade a ele e se determinar o tempo de pega da pasta. O início da pega é contado a partir de quando a sonda deixa de penetrar até o fundo da pasta, ou melhor, ao ficar distanciada do fundo 1mm, é prosseguido até a determinação do tempo de fim de pega, quando a agulha não penetra nada mais na amostra, só deixa um arranhão superficial. O fim desses experimentos se deu pela determinação da expansibilidade do cimento portland, através da agulha e Le Chatelier. Nesse caso são estudadas mediante temperaturas quentes e frias, a fim de conhecer as tensões internas no cimento, estas por sua vez podem causar a microfissuração e até chegar a desagregação do material.

Palavras-chave: Aglomerantes; consistência ; ensaio; expansibilidade; finura; pega.

This report aims to promote our knowledge about some essays on binders, more precisely on the portland cement. We will see the importance of knowing the exact proportions of the pulp composition, and more specifically, the fineness required for the proper performance thereof, and through sieve # 200, we obtain the separation of the finest grains and binders that are greater than 0,075 m . The next study refers to establishing a standard for the folder, it is tested for several portions of water, in order to obtain optimal consistency and normal for all. To establish this pattern is used a device called Vicat, which guides us through his reading if we reach the required result, the Tetmajer probe must be between (6 ± 1) m from the base plate. If the amount of water is chosen for the execution of the test is correct, one can continue to it and determining whether the folder setting time. The top of the handle is given when the probe fails to penetrate to the bottom of the folder, or better, to get detached from the bottom 1mm, the determination is continued until the end of setting time, when the needle does no longer penetrate in the sample, only leaves a superficial scratch. The purpose of these experiments was made by determining the expandability of portland cement through the needle and Le Chatelier. In such cases are studied by both hot and cold temperatures in order to know the internal tensions in the concrete, these in turn can cause microcracking and even reach the breakdown of the material.

Key-words: Binders; consistency; test; expandability; fineness; handle.

1 INTRODUÇÃO7
PENEIRA 75 цM (Nº 200)09
2.1 MATERIAIS UTILIZADOS09
2.2 ENSAIO09
2.3 CÁLCULO1
2.4 RESULTADO12

2 CIMENTO PORTLAND - DETERMINAÇÃO DA FINURA POR MEIO DA

NORMAL193
3.1 DEFINIÇÕESErro! Indicador não definido.
3.1.1 Pasta de consistência normalErro! Indicador não definido.
3.2 MATERIAIS UTILIZADOSErro! Indicador não definido.
3.3 ENSAIOErro! Indicador não definido.4
3.4 CÁLCULOErro! Indicador não definido.7
3.5 RESULTADOErro! Indicador não definido.8
4 CIMENTO PORTLAND - DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE PEGA199
4.1 DEFINIÇÕESErro! Indicador não definido.
4.1.1 Início de pega199
4.1.2 Fim de pega199
4.2 MATERIAIS UTILIZADOSErro! Indicador não definido.
4.3 ENSAIO20
4.3.1 Determinação do tempo de início de pega20
4.3.2 Determinação do tempo de fim de pega20
4.4 RESULTADOErro! Indicador não definido.

3 CIMENTO PORTLAND - DETERMINAÇÃO DA PASTA DE CONSISTÊNCIA

EXPANSIBILIDADE DE LÊ CHATELIER2
5.1 MATERIAIS UTILIZADOSErro! Indicador não definido.

5 CIMENTO PORTLAND - CIMENTO PORTLAND - DETERMINAÇÃO DA 5.2 ENSAIO ............................................................... Erro! Indicador não definido.

5.2.1 Ensaio à frio24
5.2.2 Ensaio à quente24
5.3 RESULTADO25
5.3.1 Expansibilidade à frio25
5.3.2 Expansibilidade à quente26
6 CONCLUSÃO27

1 INTRODUÇÃO

A determinação do percentual de agregado que fica retido na peneira nº 200, onde trata-se do primeiro ensaio realizado no laboratório, nos permite definir a finura do cimento Portland. Compreender esse resultado, nos auxiliara a obter as propriedades finais do concreto, e de acordo com Bauer (2011):

A finura do cimento é uma noção relacionada com o tamanho dos grãos do produto. Pode ser definida de duas maneiras diferentes: pelo tamanho máximo do grão, e pelo valor da superfície específica. (BAUER, 2011).

A finura do cimento é o motivo de estudo desse ensaio. Ele tem grande importância na compreensão da composição do cimento e influência na sua futura propriedade física, seja a velocidade de reação de hidratação, como tantos outros onde de acordo com a Professora Lígia Siqueira, da Universidade do Estado de Santa Catarina, veremos a seguir:

O aumento da finura melhora a resistência, particularmente a resistência da primeira idade, diminui a exsudação e outros tipos de segregação, aumenta a impermeabilidade, a trabalhabilidade e a coesão dos concretos e diminui a expansão em autoclave. (Universidade do Estado de Santa Catarina. JOINVILLE, 2008)1

A seguir temos o ensaio para a determinação da pasta de consistência normal, onde calculamos a porcentagem necessária de água para obter essa forma ideal. Seu resultado se dá quando a sonda de Tetmayer se situa a uma distância de (6 ± 1) m da placa base. Caso isso não aconteça, devem ser preparadas diversas pastas variando a quantidade de água e utilizando uma nova porção de aglomerante cada vez.

1 Disponível em:

<http://w.joinville.udesc.br/portal/departamentos/dec/labmcc/materiais/ensaios_tecnologicos_cime nto_portland.pdf> acesso em: 29 de abril de 2015.

O terceiro ensaio realizado compreende-se sobre o tempo de pega, e esta, entende-se como a evolução das propriedades mecânicas da pasta no início do tempo de pega, ou seja tempo sucedido após o contato inicial do cimento com a água até o início das reações químicas e sucessivamente enrijecimento da pasta, embora isso não signifique que a pasta tenha adquirido toda a sua resistência.

Nesse ensaio conheceremos diversos fatores que podem diminuir a pega do cimento, como o índice de finura muito alto, baixo fator água/cimento e baixa umidade do ar, mas há outras situações que podem aumentar, como baixas temperaturas e aditivos retardadores. Podem ser utilizados fatores de correção como o gesso, que tem por finalidade resolver o problema da pega instantânea com intensidade rápida de reação com grande produção de calor, provocado pelo

Aluminato Tri-cálcico (C3A) com a água que conduz ao mediato enrijecimento da pasta de cimento e pequena resistência mecânica.

Findando os ensaios presentes neste relatório, temos a determinação da expansibilidade do cimento portland realizado a temperaturas quentes e frias, através da agulha de Le Chatelier. Este experimento tem o objetivo de determinar a expansibilidade do cimento, para considerar a correta estabilidade volumétrica do mesmo. O valor da expansibilidade é medido nas pontas das agulhas em milímetros, não podendo ultrapassar os limites pré-definidos sobre a qualidade do cimento.

2 CIMENTO PORTLAND - DETERMINAÇÃO DA FINURA POR MEIO DA PENEIRA 75 ЦM (Nº 200)

A determinação da finura do cimento, regulamentada pela NBR NM 11579

(ABNT,1991) representa a porcentagem de grãos miúdos, com dimensão maior que 0,075 m. Quanto maior for a quantidade desses grãos miúdos, melhor serão suas propriedades.

2.1 Materiais utilizados a. Amostra de 50g b. Balança com resolução de 0,01 g; c. Peneira nº 200 com fundo e tampa; d. Dois pincéis com comprimento de cerdas de aproximadamente 30 m; e. Bastão de pvc, com dimensões aproximadas de 250 m de comprimento e 20 m de diâmetro; f. Flanela; g. Cronômetro; h. Vidro-relógio com diâmetro de aproximadamente 100 m.

2.2 Ensaio

Com a peneira nº 200 e anexado o fundo dela, adicionar 50 g da amostra e fazer movimentos horizontais, para permitir a separação dos grãos mais finos, que descem para o fundo da peneira e do material maior que 0,075 m. Essa etapa deve durar em torno de 3 a 5 minutos.

10 Figura 1 - Peneiramento sem tampa

Após esse processo, fazer movimentos mais impactantes, dar alguns golpes e retirar os grãos que caíram no fundo e anexar a tampa. A fim de desprender partículas que ainda estão na parte de baixo da tela, utilizar um pincel e fazer uma limpeza na parte inferior.

Recolocar o fundo, retirar a tampa e peneirar em torno de 15 a 20 minutos, retirando o fundo e fazendo limpezas regulares no fundo com o pincel, o material passante deverá ser desprezado.

Fazer movimentos de 60º graus com a peneira, a fim de desprender partículas que ainda estão na parte de baixo da tela, utilizar um pincel e fazer uma limpeza na parte inferior por cerca de 1 minuto.

Fim dessa etapa, recolher o material passante e transferi-lo para o vidrorelógio para ser pesado na balança. Se a massa do material que passou na peneira for maior que 0,05g desprezar esse ensaio. Deve-se iniciar outro teste, até que o material passante seja menor que 0,1% da massa inicial.

1 Figura 2 - Pesagem do material retido na peneira nº 200

2.3 Cálculo O índice de finura é calculado pela seguinte expressão:

F= R x C x 100 M

Onde:

F é a porcentagem, em massa, do cimento cujas dimensões são superiores à 0,075 m (%)

M é a massa inicial do cimento (g) R é o resíduo de cimento na peneira 0,075 m (g) C fator de correção da peneira utilizada no ensaio, determinado de acordo com a EB-2, e mantido no intervalo de (1,0 ± 0,20).

Nota: Para o cimento Portland de classe 40 MPA, espera-se que a finura dos grãos seja menor que 10% e menor que 12% para as classes 25 e 35 MPA conforme a NBR NM 11578 (ABNT, 1991).

2.4 Resultado

Em laboratório realizamos o seguinte ensaio, com uma amostra de 50g. Substituindo na fórmula acima, temos:

F= 0,600 x 1 x 100 = 1,2% 50

O resultado final foi 1,2% representa a finura do cimento. E como o cimento apresenta classe entre 25 a 35 MPA, e conforme a NBR NM 11578 (ABNT, 1991), sua finura está ideal.

3 CIMENTO PORTLAND - DETERMINAÇÃO DA PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL

A NBR NM 43 (ABNT, 2003) se responsabiliza por instruir na dosagem exata de água que o concreto necessita, ela representa em média 21% da massa total, mas é responsável por 95% de mudanças na propriedade da mistura, e mexe principalmente com a resistência do concreto. Sua composição é feita com cimento, agregados graúdos, miúdos e água. Essa norma tem como objetivo verificar através do aparelho de Vicat a consistência normal da pasta de cimento Portland.

3.1 Definições

3.1.1 Pasta de consistência normal

A pasta é considerada normal quando a penetração da sonda de Tetmajer atinge uma altura igual a (6 ± 1mm) da base.

3.2 Materiais utilizados a. Amostra de (500 ± 0,5) g. b. Balança com resolução de 0,1 g e capacidade de 1000 g. c. Espátula metálica d. Espátula de borracha e. Régua metálica com comprimento superior ao diâmetro do molde f. Molde com forma tronco-cônica e não ser feito de material absorvente e resistente a massa de cimento.

Diâmetro interno: Base maior: 80 ± 5 m; base menor: 70 ± 5 m Altura: 40 ± 0,2 m g. Aparelho Vicat formado por haste móvel, agulha, ponteiro indicador, sonda Tetmajer, agulha Vicat h. Cronômetro i. Misturador com uma cuba de aço inoxidável com capacidade aproximadamente de 5 dm³. A altura da cuba em relação a pá e consequentemente a separação de (3± 0,5 m) para pás novas, podendo chegar a 4 m se desgastadas. Esse misturador desse ser acionado por um motor elétrico de velocidade ajustável, dois movimentos de rotação em sentidos contrários e a relação das velocidades não deve ser um número inteiro. Abaixo segue uma tabela mostrando a velocidade de rotação e do movimento planetário.

Tabela 1 – “Velocidade da pá do misturador”

MOVIMENTO PLANETÁRIO (min -1)

Nota: O laboratório deve manter uma temperatura em torno de (20 ± 2) ºC e umidade relativa maior que 50%.

3.3 Ensaio

Esse ensaio consiste em descobrir através de tentativas, a quantidade necessária de água que proporcione ao cimento uma consistência padrão. Para isso deve ser escolhida a massa da água, com um certo grau de coerência, no ensaio no laboratório de materiais de construção civil I, escolhemos 150 g de água para começar.

Colocar no misturador a amostra de (500 ± 0,5)g e a massa de água e esperar 30 segundos. Logo após, ligar o motor elétrico, misturar por 30 segundos em velocidade lenta e parar. Por volta de 15 segundos, que deve deixar a massa assentar, com a pá de , misturar toda a pasta que estiver nas bordas do misturador e colocá-la no fundo. Ligar o motor elétrico mais uma vez pelo dobro do tempo anterior, 60 segundos e em velocidade alta.

Figura 3 - Misturando a pasta de cimento

Fonte: Autor, 2015.

Depois de pronta a mistura, deve ser preenchido rapidamente, todo o molde tronco-cônico com a espátula metálica, cuidadosamente nivelar a pasta com a borda do molde, sem que sobre material ou haja compressão na pasta.

16 Figura 4 - Preenchendo o molde com a mistura de cimento/água

Fonte: Autor, 2015

Colocar o molde no aparelho de Vicat, de forma que sua base menor fique para baixo, centrar o molde na haste e descê-la até que o extremo da sonda entre em contato com a pasta e fixá-la nessa posição.

Após 45 segundos do término da mistura da massa, soltar a haste. Então pode-se verificar após 30 segundos, se a quantidade de água necessária para a obtenção da consistência normal da pasta foi a correta, para isso ocorrer a sonda deve permanecer (6 ± 1)m da placa da base.

Caso isso não tenha acontecido, preparar mais amostras e testar novas quantidades de massa de água.

17 Figura 5 - Aparelho de Vicat

Fonte: Autor, 2015. Nota: Não é permitido a realização de outro ensaio com a mesma amostra da pasta.

3.4 Cálculo

O resultado do ensaio é dado pela relação a/c em porcentagem. Esse valor representa a quantidade de cimento que irá requerer água para compor um concreto trabalhável. Quanto maior o resultado, maior a demanda de água do concreto. A expressão é dada por:

A = ma x100 mc

Onde:

A é a relação a/c (%); ma é a massa de água utilizada para determinar a consistência normal da pasta de cimento (g); mc é a massa de cimento utilizada no ensaio (g).

3.5 Resultado

Não foi encontrada a quantidade de água para a consistência normal do cimento, em laboratório foi realizado um teste, com 150 ml de água, porém como pode ser visto na figura 3 - Aparelho de Vicat, o valor encontrado foi aproximadamente 2m, número muito abaixo do que desejávamos (6 ± 1)m, sendo necessário novo ensaio para determinar a consistência normal ideal do cimento.

4 CIMENTO PORTLAND - DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE PEGA

Conforme a NBR NM 65 (ABNT, 2003), o tempo de pega é dado como desde a adição de água, momento que a pasta adquire trabalhabilidade, até o momento onde obtêm resistência e se torna inviável o manuseio do mesmo.

do material, prejuízo financeiro, profissional

Esses conceitos nos dão uma base para utilizá-los de forma correta, na qual sabemos quanto tempo temos de manipulação sobre o material. Tendo conhecimento sobre esses dados, evita-se uma série de contratempos, como por exemplo a perda do tempo de trabalhabilidade e conseqüentemente, o desperdício

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