Relatório 02 - Determinação da finura do cimento, da pasta de consistência normal e do tempo de pega

Relatório 02 - Determinação da finura do cimento, da pasta de consistência normal...

(Parte 1 de 2)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

RELATÓRIO 02

Determinação da finura do cimento por meio da peneira nº 200

Determinação da pasta de consistência normal

Determinação do tempo de pega

NELSON POERSCHKE

Boa Vista

Setembro, 2014

NELSON POERSCHKE

RELATÓRIO 02

Determinação da finura do cimento por meio da peneira nº 200

Determinação da pasta de consistência normal

Determinação do tempo de pega

setembro 2014

Relatório de ensaio apresentado como exigência do Programa de Aulas Práticas da Disciplina de Materiais de Construção do Curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Universidade Federal de Roraima.

Prof. Dr. Dirceu Medeiros de Morais

Boa Vista

Setembro, 2014

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................. 04

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................................................................... 06

2.1 Determinação da finura do cimento Portland por meio da peneira nº 200 .......... 06

2.2 Determinação da pasta de consistência normal do cimento Portland ................... 06

2.3 Determinação do tempo de início e de fim de pega do cimento Portland ............ 07

3. METODOLOGIA .............................................................................................. 09

3.1 Para a determinação da finura do cimento ........................................................... 09

3.2 Para a determinação da pasta de consistência normal do cimento Portland ........ 11

3.3 Para a determinação do tempo de início e de fim de pega do cimento Portland .. 14

4. MATERIAL UTILIZADO ................................................................................ 17

4.1 Para a determinação da finura do cimento ........................................................... 17

4.2 Para a determinação da pasta de consistência normal do cimento Portland ........ 17

4.3 Para a determinação do tempo de início e de fim de pega do cimento Portland .. 17

5. RESULTADOS .................................................................................................. 19

5.1 Determinação da finura Cimento Portland .......................................................... 19

5.2 Determinação da pasta de consistência normal do cimento Portland.................... 19

5.3 Determinação do tempo de início e de fim de pega do cimento Portland ............ 20

6. CONCLUSÃO .................................................................................................... 22

7. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 23

1 INTRODUÇÃO

Neste relatório estarei apresentando os resultados dos três ensaios realizados nos dias 03, 05 e 08 de setembro deste ano.

Tratam-se dos ensaios de determinação da finura por meio da peneira nº 200, de determinação da pasta de consistência normal e da determinação dos tempos de início e fim de pega, tudo relativo ao cimento Portland.

O cimento Portland apresenta propriedades físicas relacionadas ao seu comportamento quando utilizado tanto para a elaboração de concretos, quanto para argamassas.

Essas propriedades devem se adequar aos padrões e métodos especificados nas normas regentes, com propósito de oferecer qualidade para os fins de utilização do produto e também o controle do mesmo.

Uma das propriedades físicas importantes no estudo do cimento é a finura deste, relacionada com o tamanho dos grãos do produto, mais precisamente à área da superfície específica do produto. Ela é o elemento que governa a velocidade da reação de hidratação do cimento, além de outras utilidades. O aumento da finura diminui a exsudação e os tipos de segregação, melhora a resistência, em particular a resistência da primeira idade, aumenta a trabalhabilidade, a impermeabilidade e a coesão.

A pasta de consistência normal é toda aquela preparada com uma quantidade de água suficiente para lhe proporcionar uma consistência padrão. Ela é normal quando a sonda de Tetmajer do aparelho de Vicat penetra na pasta até uma distância de 6 mm ± 1 do fundo.

O valor do ensaio é apresentado em termos de relação água/cimento em porcentagem. Indica o quanto um cimento irá demandar água para produzir um concreto trabalhável.

É também utilizado para o ensaio de determinação dos tempos de início e fim de pega do cimento (NBR NM 65:2002).

O teste de início e fim de pega é usado para se determinar o tempo que o cimento necessita para começar a endurecer e quanto tempo ele leva para endurecer totalmente. Tal teste é feito com a ajuda de um aparelho conhecido como “agulha de Vicat”. O conhecimento sobre o início e o fim do pega permite que exista um maior controle do uso do concreto, permitindo o transporte, lançamento e adensamento do cimento.

A pega e o endurecimento são dois aspectos do mesmo processo de hidratação do cimento, vistos em períodos diferentes - a pega na primeira fase do processo e o endurecimento na segunda e última fase do mesmo.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Determinação da finura do cimento Portland por meio da peneira nº 200.

O cimento Portland pode ser usado no preparo de argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armada, concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro, concreto-massa, elementos pré-moldados e artefatos de concreto, pisos e pavimentos de concreto e solo-cimento, dentre outros. Um dos fatores que indica a qual aplicabilidade o cimento acima pode ser utilizado é o índice de finura.

O contato da água com os componentes do cimento se dá na superfície dos grãos, hidratando-os, gradativamente, em direção ao interior. Um cimento mais fino possui maior número de grãos por unidade de massa, ou seja, possui maior área específica. Com isso, a água encontrará muito maior área de contato e a reação se fará com maior intensidade, resultando, assim, em maior resistência mecânica, maior liberação de calor e, também, maior tendência à retração.

Neste caso, como a peneira possui dimensões extremamente pequenas, utiliza-se uma amostra com massa de 50,00 g, o que facilita o processo de peneiramento e evita a diminuição da vida útil da peneira, uma vez que os poros da mesma podem se entupir com grande facilidade. Para o cimento Portland o índice de finura deve estar sempre menor a 10% para a classe 40 MPa e menor que 12% para as classes de 25 e 32MPa de acordo com a NBR 11578/91.

2.2 Determinação da pasta de consistência normal do cimento Portland.

O fator água/cimento é o principal parâmetro controlado na dosagem do concreto, pois credita-se a ele a responsabilidade por 95 % das variações na resistência do concreto.Assim seu estudo se faz necessário para uma melhor compreensão das propriedades do cimento conforme mistura de água.

A pasta (simples mistura de aglomerante e água) é misturada em proporções que conduz a uma consistência ideal. Essa consistência por norma é verificada no aparelho de Vicat, no qual também determina o tempo de pega do cimento. Junto com o aparelho de Vicat utiliza-se a sonda de Tetmajer.

A consistência da pasta é considerada normal quando a penetração da sonda é tal que sua extremidade inferior estaciona a uma distância igual a 6 ± 1mm da placa base.

A norma regulamentadora deste ensaio é a NBR NM 43:2003. Para haver um padrão de comparação ela estabelece os equipamentos usados, modo de execução e como devem ser expressos os resultados do ensaio.

Segundo a norma, a temperatura do ar na sala de ensaios bem como a dos aparelhos, dos materiais e da água, deve ser (20° ±2)ºC, podendo, em locais de clima quente se usar (27º ±2) assim como a umidade relativa do ar ambiente não deve ser inferior a 50%. A consistência da pasta será considerada normal quando seu índice for igual a 6 ± 1 mm, caso não obtido resultado preparam-se diversas pastas, variando a quantidade de água e utilizando novas porções de cimento em cada tentativa. Não é permitido efetuar mais de uma sondagem na mesma pasta. O resultado deve ser expresso pela razão massa de água pela massa de cimento.

2.3 Determinação do tempo de início e de fim de pega do cimento Portland.

O período desde a adição da água até o início das reações com os compostos é chamado de início de pega (aumento da viscosidade e temperatura). Quando a pasta deixa de ser deformável tem-se o fim de pega.

Quanto mais fino o grão do cimento mais rápido é o início de pega e mais demorado o seu fim. Com o aumento da temperatura, as reações são aceleradas e baixas temperaturas retardam as mesmas, sendo que em temperaturas abaixo de 0 C as paralisam. O tamanho do grão influi na velocidade de reação, calor de hidratação, retração e resistência. Dessa forma, é necessário fazer um teste de finura de cimento, utilizando peneiras.

O fenômeno da pega do cimento compreende a evolução das propriedades mecânicas da pasta no início do processo de endurecimento, conseqüente de um processo químico de hidratação. É um fenômeno artificialmente definido como o momento em que a pasta adquire certa consistência que a torna imprópria a um trabalho de manuseio. Tal conceituação se estende tanto a argamassas quanto a concretos.

No processo de hidratação, os grãos de cimento que inicialmente se encontram em suspensão vão se aglutinando paulatinamente uns aos outros, por efeito de floculação, conduzindo à construção de um esqueleto sólido, finalmente responsável pela estabilidade da estrutura geral. O prosseguimento da hidratação em subseqüentes idades conduz ao endurecimento responsável pela aquisição permanente de qualidades mecânicas, características do produto acabado.

A partir de certo tempo após a mistura, quando o processo de pega alcança determinado estágio, a pasta não é mais trabalhável, não admite operação de remistura. Este intervalo de tempo é o período disponível para as operações de manuseio das argamassas e concretos, após o qual esses materiais devem permanecer em repouso, em sua posição definitiva, para permitir o desenvolvimento do endurecimento.

A caracterização da pega dos cimentos é feita pela determinação de dois tempos distintos: o tempo de início de pega e o tempo de fim de pega. Os ensaios são feitos com pasta de consistência normal com a utilização do aparelho de Vicat seguindo os preceitos enunciados na NBR NM 65:2002.

A ocorrência da pega do cimento deve ser regulada tendo-se em vista os tipos de aplicação do material, devendo se processar ordinariamente em períodos superiores a uma hora após o início da mistura. Nesse prazo são desenvolvidas as operações de manuseio do material, mistura, transporte, lançamento e adensamento. Há casos, entretanto, em que o tempo de pega deve ser diminuído ou aumentado.

Nas aplicações em que se deseja uma pega rápida, como no caso de obturações de vazamentos, são empregados aditivos ao cimento, conhecidos com o nome de aceleradores de pega, tais como cloreto de sódio (NaCl) e silicato de sódio.

Em outros processos tecnológicos, há a necessidade de um tempo de pega mais longo, como no caso de operações de injeção de pastas e argamassas e nos lançamentos de concretos sob água, quando então se empregam aditivos denominados retardadores de pega, como açúcar, celulose e outros produtos orgânicos.

O ensaio de tempo de pega deve ser realizado utilizando-se os resultados do ensaio de determinação da pasta de consistência normal.

3 METODOLOGIA

3.1 Para a determinação da finura do cimento Portland por meio da peneira nº 200, de (Figura 01) através do procedimento manual, foram cumpridas as seguintes etapas, após termos pesado a amostra a ser ensaiada: 50 g de cimento, com incerteza máxima de ± 0,01 g.

Figura 01 – Peneira nº 200, de .

a. Eliminação de finos:

Consiste em peneirar o cimento com um movimento leve de vaivém de 3 a 5 minutos, até que os grãos mais finos passem quase que totalmente pelas malhas da tela. Utilizamos 4 minutos.

b. Etapa intermediária:

Colocar a tampa e retirar o fundo da peneira, desprendendo as partículas aderidas à tela e parede com auxílio de golpes de bastão. Limpar toda a superfície inferior com um pincel.

Limpar o fundo com uma flanela.

Encaixar o fundo, retirar a tampa e peneirar com um movimento suave de vaivém por 15 a 20 minutos, (Figura 02) girando o conjunto a intervalos regulares, objetivando movimentar o material de forma que fique uniformemente espalhado por toda a superfície da tela.

Figura 02 – Peneiramento na etapa intermediária

Colocar a tampa e retirar o fundo da peneira, desprendendo as partículas aderidas à tela e parede com auxílio de golpes de bastão. Limpar toda a superfície inferior com um pincel.

Limpar o fundo com uma flanela.

c. Peneiramento final:

Colocar a tampa e o fundo na peneira, e, mantendo-a ligeiramente inclinada, imprimindo-lhe um movimento rápido de vaivém, girando o conjunto a 60º a cada 10 segundos. Logo após, pesar todo o material contido no fundo da peneira. (Figura 03 e 04).

Figura 03 – Material contido no fundo da peneira após o peneiramento final

Figura 04 – Pesagem do material contido no fundo da peneira após o peneiramento final

O peneiramento descrito no item anterior deve ser continuado até que a massa de cimento, que passa durante 1 minuto de peneiramento contínuo, seja inferior a 0,05g.

Como obtivemos 0,032 g na primeira tentativa, o ensaio deu-se por encerrado.

d. Transferência do resíduo:

Consiste na pesagem final do material retido na peneira. (Figura 05 e 06).

Figura 05 – Resíduo Figura 06 – Pesagem do resíduo

Não foi feita uma segunda determinação.

3.2 Para a determinação da pasta de consistência normal do cimento Portland seguiu-se a seguinte sequência de procedimentos.

Ajustar o aparelho de Vicat provido da sonda, baixando-a até que esteja em contato com a placa de base que será utilizada e ajustar a marca zero da escala. Levantar a sonda até a posição de espera. (Figura 07).

Figura 07 - Aparelho de Vicat preparado com a sonda de Tetmajer para a determinação da pasta de consistência normal.

Medir a massa do cimento (mc) a ser utilizada na preparação da pasta. Deve ser de (500,0 ± 0,5) g. (Figura 08).

Figura 08 – Pesagem do cimento a ser utilizado na primeira tentativa

A massa de água (ma) deve ser determinada por tentativas e ser medida com exatidão de 0,5 g.

Fizemos quatro tentativas.

Como não dispomos de misturador adotamos o procedimento manual. (Figura 09).

Misturar até que a pasta adquira uma plasticidade adequada e comparável com o ensaio feito anteriormente da plasticidade da pasta.

Figura 09 – Procedimento manual para obtenção da pasta

Colocar o molde com sua base maior apoiada sobre a placa base e, utilizando a espátula metálica, enchê-lo rapidamente com a pasta preparada.

A operação de enchimento do molde pode ser facilitada sacudindo-o suavemente. Tirar o excesso de pasta e rasar o molde com a régua metálica, colocando-a sobre a borda da base menor e fazendo movimentos de vai-e-vem sem comprimir a pasta.

Colocar o conjunto sob o aparelho de Vicat, centrar o molde sob a haste(B), descer a haste até que o extremo da sonda (C) entre em contato com a superfície da pasta e fixá-la nessa posição por meio do parafuso (E). (Figura 10). Após 45 s do término da mistura, soltar a haste, cuidando para que o aparelho não esteja submetido a nenhuma vibração durante o ensaio.

A pasta é considerada como tendo consistência normal quando a sonda se situa a uma distância de (6 ± 1) mm da placa base após 30 s do instante em que foi solta.

Como não obtivemos este resultado, realizamos mais tentativas, num total de 3 pastas de ensaio variando a quantidade de água e utilizando uma nova porção de cimento.

Mesmo assim não logramos êxito em obter a pasta de consistência normal e abortamos as tentativas em virtude do término do tempo de aula.

Fig 10 – Vista lateral do Aparelho de Vicat com sonda de Tetmajer, para determinação da pasta de consistência normal e vista frontal do Aparelho de Vicat com agulha de Vicat para determinação do tempo de início de pega.

3.3 Para a determinação do tempo de início e de fim de pega do cimento Portland.

Preparar a pasta de consistência normal de acordo com a NM 43, bem como o enchimento dos moldes para a determinação dos tempos de pega deve também obedecer às prescrições dessa Norma.

Verificar se a agulha de Vicat está corretamente instalada no aparelho para a realização do ensaio.

Em aparelhos manuais, antes de realizar qualquer leitura, descer a agulha da haste móvel até que ela toque a placa base, fora do molde. Ajustar o indicador na marca zero da escala ou registrar a leitura inicial.

Depois de um tempo mínimo de 30 min. após o enchimento do molde, colocá-lo com a placa base no aparelho de Vicat, situando-o sob a agulha.

Fazer descer suavemente a agulha até que haja contato desta com a pasta. Aguardar 1 a 2 s nessa posição, evitando qualquer ação sobre as partes móveis, para que a agulha parta do repouso.

Soltar rapidamente as partes móveis, permitindo que a agulha penetre verticalmente na pasta. Ler a indicação na escala quando houver terminado a penetração ou 30 s após o instante em que a agulha foi solta, o que ocorrer primeiro.

Anotar a leitura na escala e o tempo contado a partir do instante em que a água e o cimento entram em contato. Repetir o ensaio de penetração no mesmo corpo-de-prova em posições convenientemente separadas, que distem no mínimo 10 mm da borda do molde e entre elas, a intervalos de tempo convenientemente espaçados, de, por exemplo, 10 min. Entre os ensaios de penetração o molde contendo a pasta deve ser mantido na câmara úmida. (Figura 11). Limpar a agulha de Vicat imediatamente após cada penetração.

Figura 11 – Improvisação de câmara úmida

Anotar os resultados de todas as penetrações e, por interpolação, determinar o tempo em que a distância entre a agulha e a placa base é de (4 ± 1) mm.

A precisão requerida é de 5 min. e pode ser garantida reduzindo o intervalo de tempo entre determinações sucessivas à medida que se aproxima o final do ensaio.

Foram realizadas 12 tentativas até se obter o resultado dentro do padrão requerido. (Figura 12 e 13).

Figura 12 – 12ª tentativa, vista do aparelho de Vicat e do molde contendo a pasta

Figura 13 – Leitura do resultado da 12ª tentativa.

(Parte 1 de 2)

Comentários