INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO ESPÍRITO SANTO
ADSON AISLAN NOVAES BALBINO ALBERTO FREDERICO SALUME COSTA BRIAN EGÍDIO SILVA TEIXEIRA
RELATÓRIO DOS ENSAIOS DE CONCRETO
VITÓRIA JUNHO, 2010.
ADSON AISLAN NOVAES BALBINO ALBERTO FREDERICO SALUME COSTA BRIAN EGÍDIO SILVA TEIXEIRA
RELATÓRIO DOS ENSAIOS DE CONCRETO
Relatório dos ensaios de concreto realizados em laboratório apresentado ao professor Ronaldo Feu Rosa Pacheco, da disciplina de Laboratório de Solos e Asfalto III do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo – IFES, para obtenção de pontos para aprovação parcial no sétimo semestre do Curso Técnico de InfraEstrutura de Vias de Transporte e Estradas.
VITÓRIA JUNHO, 2010.
SUMÁRIO SUMÁRIO ........................................................................................................... I LISTA DE FIGURAS ......................................................................................... III LISTA DE TABELAS ........................................................................................IV 1.0 - INTRODUÇÃO ........................................................................................... 1 2.0 – CÁLCULO DA DOSAGEM DE CONCRETO............................................ 2 2.1 – DADOS INICIAIS ......................................................................................... 2 2.2 – RESISTÊNCIA DO CONCRETO AOS 28 DIAS DE CURA ..................................... 3 2.3 – RELAÇÃO ÁGUA-CIMENTO (A/C) ................................................................. 3 2.4 – CONSUMO DE ÁGUA NA MISTURA (CA) ........................................................ 4 2.5 – CONSUMO DE CIMENTO NA MISTURA (CC) ................................................... 5 2.6 – CONSUMO DE AGREGADO GRAÚDO NA MISTURA (CG) .................................. 5 2.7 – CONSUMO DE AGREGADO MIÚDO (CM)........................................................ 6 2.8 – APRESENTAÇÃO DO TRAÇO ....................................................................... 7 2.9 – QUANTIDADE DE MATERIAL EM CADA CORPO DE PROVA ............................... 7 2.9.1 – Volume dos cilindros..................................................................... 7 2.9.2 – Quantidade de material no cilindro de 15X30 cm ....................... 8 2.9.3 – Quantidade de material no cilindro de 10X20 cm ....................... 9 2.9.4 – Quantidade total........................................................................... 10 3.0 – ENSAIO DE PRODUÇÃO DE CONCRETO ........................................... 11 3.1 – APARELHAGEM ....................................................................................... 11 3.2 – MATERIAL .............................................................................................. 11 3.3 – PROCEDIMENTO ...................................................................................... 11 4.0 – DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA PELO ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE ........................................................................................ 13 4.1 – APARELHAGEM ....................................................................................... 13 4.2 – MATERIAL .............................................................................................. 13 4.3 – PROCEDIMENTO ...................................................................................... 13 4.4 – RESULTADO ........................................................................................... 14 5.0 – MOLDAGEM E CURA DOS CORPOS DE PROVA................................ 15 i
5.1 – APARELHAGEM ....................................................................................... 15 5.2 – MATERIAL .............................................................................................. 15 5.3 – PROCEDIMENTO ...................................................................................... 15 5.4 – RESULTADO ........................................................................................... 16 6.0 – ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ..................................... 17 6.1 – APARELHAGEM ....................................................................................... 17 6.2 – MATERIAL .............................................................................................. 17 6.3 – PROCEDIMENTO ...................................................................................... 17 6.4 – RESULTADO ........................................................................................... 18 6.4.1 – Ruptura do corpo de prova a 7 dias de cura na câmara úmida18 6.4.2 – Ruptura do corpo de prova a 25 dias de cura na câmara úmida ................................................................................................................... 19 6.4.3 – Resistência média do concreto à compressão (Fcm) .............. 20 7.0 – ENSAIO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO ATRAVÉS DA COMPRESSÃO DIAMETRAL .................................................................................................... 21 7.1 – APARELHAGEM ....................................................................................... 21 7.2 – MATERIAL .............................................................................................. 21 7.3 – PROCEDIMENTO ...................................................................................... 21 7.4 – RESULTADO ........................................................................................... 21 7.5 – RESISTÊNCIA MÉDIA DO CONCRETO À COMPRESSÃO (FCTM) ...................... 22 7.6 – RESISTÊNCIA À TRAÇÃO PELO MÉTODO DIRETO ......................................... 23 8.0 – CONCLUSÃO ......................................................................................... 24 REFERÊNCIAS................................................................................................ 26
ii
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - CURVA DE ABRAMS. ............................................................................. 3 FIGURA 2 – OBTENÇÃO DA RELAÇÃO ÁGUA-CIMENTO PELA CURVA DE ABRAMS. ......... 4
iii
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - CONSUMO DE ÁGUA EM FUNÇÃO DO DIÂMETRO MÁXIMO DO AGREGADO GRAÚDO E DO ABATIMENTO.
............................................................................ 4
TABELA 2- CONSUMO DE AGREGADO GRAÚDO EM FUNÇÃO DE MF E DO DIÂMETRO MÁXIMO. ........................................................................................................ 6
TABELA 3 - QUANTIDADE TOTAL DE MATERIAIS....................................................... 10 TABELA 4 - VALORES DE FC OBTIDOS NO ENSAIO................................................... 24 TABELA 5 - VALORES DE FCT E FCTD OBTIDOS NO ENSAIO...................................... 24
iv
1.0 - Introdução O concreto possui três principais propriedades mecânicas, que são resistência à compressão, resistência à tração e módulo de elasticidade. Ambas são medidas a partir de ensaios em laboratório que atendem critérios estabelecidos pelas normas técnicas e em condições específicas. De modo geral, os ensaios de concreto são realizados para controle de qualidade e para verificar se ele atende às especificações de projeto. Assim, o presente trabalho trata do relatório dos ensaios realizados em corpos de prova cilíndricos de concreto em dias variados no Laboratório de Tecnologia de Matérias da Construção Civil do campus de Vitória para estabelecimento das resistências à compressão e à tração dos cilindros. Antes de proceder com os ensaios fez-se necessário obter o traço e a dosagem de materiais. Isso foi feito a partir de cálculos que serão demonstrados a seguir. Com o traço definido, calculou-se a quantidade de cada material (cimento, agregados graúdo e miúdo e água) para cilindros de dimensões 15X30 e 10X20 centímetros. A partir das quantidades definidas, realizou-se o ensaio de moldagem dos corpos de prova com preparo na betoneira. Depois disso, realizaram-se os ensaios de resistência à compressão e à tração aos 7 e 25 dias de cura na câmara úmida. A seguir, relatório com todas as etapas descritas acima.
1
2.0 – Cálculo da dosagem de concreto Antes de calcular a dosagem de cada material, cabe relatar aqui os dados iniciais fornecidos pelo professor. Eles são de dois tipos: gerais para todos os grupos de alunos e específicos para cada grupo. 2.1 – Dados iniciais O cimento portland adotado foi o CP III de 40 RS, cuja massa específica real é
γ = 3100kg / m ³ . Como o concreto é constituído de cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e água, foi necessário o fornecimento de dados relativos aos agregados que seriam utilizados. Considerando um abatimento de consistência de 100 milímetros, têm-se os seguintes dados para a areia (agregado miúdo): •
Mf = 2,60;
•
Inchamento = 20% com 3% de umidade;
•
Massa específica real
•
Massa unitária S = 1470 kg/m³.
γ = 2650kg / m ³ ;
Como agregado graúdo fora adotada a brita número um, cujos dados são os que se seguem:
γ = 2700kg / m ³ ;
•
Massa específica real
•
Massa unitária (compacidade) Mu = 1500 kg/m³;
•
Massa unitária solta Ss = 1430 kg/m³.
Os dados listados acima foram adotados por todos os grupos. Já os seguintes são específicos do grupo dos autores deste relato: •
DMAX = 12,5;
•
Fck = 30 MPa;
•
sd = 4 MPa.
2
A partir dos dados inicias, procede-se com o cálculo da resistência aos 28 dias de cura. 2.2 – Resistência do concreto aos 28 dias de cura A resistência requerida para o cimento aos 28 dias de cura é dada pela equação:
Fc 28 = Fck + (1,65 × sd ) Onde Fck é a resistência do cimento (30 MPa) e sd é o desvio padrão, que é 4,0 MPa. Substituindo os valores, obtém-se:
Fc 28 = 30 + (1,65 × 4) Fc 28 = 36,60 MPa = 37 MPa 2.3 – Relação água-cimento (a/c) A relação água-cimento é escolhida em função da Curva de Abrams, que apresenta valores de a/c para cada tipo de cimento aceito pela norma brasileira. A curva é a que segue:
Figura 1 - Curva de Abrams.
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Para cimento portland CP-40 com Fc28 igual a 37 MPa, tem-se, pela curva de Abrams, o fator de relação água-cimento (a/c):
Figura 2 – Obtenção da relação água-cimento pela Curva de Abrams.
Desse modo, a/c é igual a 0,54. 2.4 – Consumo de água na mistura (Ca) O consumo de água é dado pela tabela a seguir: Tabela 1 - Consumo de água em função do diâmetro máximo do agregado graúdo e do abatimento. Abatimento Diâmetro máximo do agregado graúdo (mm) (mm) 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0 40 a 60 220 195 190 185 180 60 a 80 225 200 195 190 185 80 a 100 230 205 200 195 190
Como não consta na tabela acima o diâmetro máximo de 12,5, adota-se 9,5. Portanto, para um abatimento de 100 mm e diâmetro máximo do agregado graúdo (DMAX) igual a 9,50 mm, obtém-se Consumo de água (Ca) igual a 230 litros.
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2.5 – Consumo de cimento na mistura (Cc) O consumo de cimento é função da relação a/c e do consumo de água, sendo dado pela seguinte equação:
Cc = Ca / (a/c)
Onde: Ca = consumo de água = 230 l/m³; a/c = relação água-cimento = 0,54; Cc = consumo de cimento dado em kg/m³.
Efetua-se:
Cc = 230 / 0,54 = 425,92 l/m³ = 426,00 kg/m³. Portanto, o consumo de cimento na mistura é de 426,00 quilogramas por metro-cúbico. 2.6 – Consumo de agregado graúdo na mistura (Cg) O consumo de agregado graúdo é dado pela relação: Cg = Vb x Mu Onde: Cg = consumo de agregado graúdo em kg/m³; Vb = volume do agregado graúdo seco em m³; Mu = massa unitária do agregado = 1500 kg/m³.
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Porém, Vb é dado em função de Mf e do diâmetro máximo através da tabela a seguir: Tabela 2- Consumo de agregado graúdo em função de Mf e do diâmetro máximo. Diâmetro máximo (mm) MF 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0 1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845 2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825 2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805 2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785 2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765 2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745 3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725 3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705 3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685 3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665
Para Mf = 2,60 e DMAX = 9,5, tem-se VB igual a 0,565 m³. Efetuando: Cg = Vb x Mu Cg = 0,565 x 1500 = 847,50 kg/m³ Portanto, o consumo de agregado graúdo na mistura é de 847,50 quilogramas por metro-cúbico. O agregado graúdo adotado é a brita número um, que será utilizada em 100% na mistura. 2.7 – Consumo de agregado miúdo (Cm) O volume de agregado miúdo (areia) é dado pela relação:
Vm = 1 − (
Cc Cg Ca + + ) γc γb γa
Efetua-se a relação acima:
Vm = 1 − (
426 847,5 230 ) + + 3100 2700 1000 6
Vm = 0,3186m ³ O consumo de areia é dado pela relação:
Cm = Vm × γa Efetua-se:
Cm = 0,3186 × 2650 = 844kg / m ³ Portanto, o consumo de agregado miúdo na mistura é de 844,00 quilogramas por metro-cúbico. 2.8 – Apresentação do traço O traço é apresentado da seguinte forma:
Cc Cm Cg Ca : : : Cc Cc Cc Cc Substituindo os valores encontrados nos cálculos anteriores, obtém-se o seguinte traço:
426 844 847,50 : : : 0,54 426 426 426 Portanto, o traço do concreto é:
1 : 1,98 : 1,98 : 0,54 2.9 – Quantidade de material em cada corpo de prova Utilizam-se 05 cilindros como corpos de prova, dos quais 03 possuem as medidas de 15 centímetros de diâmetro e 30 centímetros de altura e 02 possuem as medidas 10 centímetros de diâmetro e 20 centímetros de altura. 2.9.1 – Volume dos cilindros Para o corpo de prova de 15X30, calcula-se seu volume a seguir: *convertem-se as medidas para metro 15X30 cm 0,15X0,30 m; 7
*obtém-se a área da base A = π x D²/4 A = π x (0,15)²/4 A = 1,767 x 10-2 m²; *calcula-se o volume V = A x h 1,767 x 10-2 x 0,30 V = 5,30 x 10-3 m³. Para o corpo de prova de 10X20, calcula-se seu volume a seguir: *convertem-se as medidas para metro 10X20 cm 0,10X0,20 m; *obtém-se a área da base A = π x D²/4 A = π x (0,10)²/4 = 7,85 x 10-3 m²; *calcula-se o volume V = A x h 7,85 x 10-3 x 0,20 V = 1,57 x 10-3 m³. 2.9.2 – Quantidade de material no cilindro de 15X30 cm A quantidade de cimento, agregados e água é dada, de modo geral, pela relação:
Qmat = Vcilindro × Cmat × Traço
Onde: Qmat quantidade de determinado material em kg; Vcilindro volume do cilindro em m³; Cmat consumo do material em kg/m³ ou l/m³. Como o volume do cilindro é 5,30 x 10-3 m³, o consumo de cimento é de 426 kg/m³ e o traço é 1 : 1,98 : 1,98 : 0,54 , para cimento, tem-se a seguinte quantidade: Qc = 5,30 x 10-3 x 426 x 1 = 2,2578 kg/cilindro Para 03 cilindros de 15X30 cm: Qct = 2,2578 x 3 = 6,7734 kg Para consumo de agregado graúdo igual a 847,50 kg/m³, tem-se: Qg = 5,30 x 10-3 x 847,50 x 1,98 = 8,8936 kg/cilindro 8
Para 03 cilindros de 15X30 cm: Qgt = 8,8936 x 3 = 26,6808 kg Para consumo de agregado miúdo igual a 844,00 kg/m³, tem-se: Qm = 5,30 x 10-3 x 844,00 x 1,98 = 8,8569 kg/cilindro Para 03 cilindros de 15X30 cm: Qmt = 8,8569 x 3 = 26,5707 kg Para consumo de água igual a 230 l, tem-se: Qa = 5,30 x 10-3 x 230 x 0,54 = 0,6583 l/cilindro Para 03 cilindros de 15X30 cm: Qat = 0,6583 x 3 = 2,6332 kg 2.9.3 – Quantidade de material no cilindro de 10X20 cm A quantidade de cimento, agregados e água é dada, de modo geral, pela relação:
Qmat = Vcilindro × Cmat × Traço
Onde: Qmat quantidade de determinado material em kg; Vcilindro volume do cilindro em m³; Cmat consumo do material em kg/m³ ou l/m³. Como o volume do cilindro é 1,57 x 10-3 m³, o consumo de cimento é de 426 kg/m³ e o traço é 1 : 1,98 : 1,98 : 0,54 , para cimento, tem-se a seguinte quantidade: Qc = 1,57 x 10-3 x 426 x 1 = 0,6688 kg/cilindro Para 02 cilindros de 10X20 cm: 9
Qct = 0,6688 x 2 = 1,3376 kg Para consumo de agregado graúdo igual a 847,50 kg/m³, tem-se: Qg = 1,57 x 10-3 x 847,50 x 1,98 = 2,6345 kg/cilindro Para 02 cilindros de 10X20 cm: Qgt = 2,6345 x 2 = 5,2690 kg Para consumo de agregado miúdo igual a 844,00 kg/m³, tem-se: Qm = 1,57 x 10-3 x 844 x 1,98 = 2,6236 kg/cilindro Para 02 cilindros de 10X20 cm: Qmt = 2,6236 x 2 = 5,2473 kg Para consumo de água igual a 230 l, tem-se: Qa = 1,57 x 10-3 x 230 x 0,54 = 0,1950 kg/cilindro Para 02 cilindros de 10X20 cm: Qat = 0,1950 x 2 = 0,390 l
2.9.4 – Quantidade total A quantidade total de cimento, agregados e água nos seis cilindros está expressa na tabela a seguir: Tabela 3 - Quantidade total de materiais. Cilindros Total Material 15X30 10X20 (kg) cm cm Cimento 6,7734 1,3376 8,111 Ag. Graúdo 26,6808 5,2690 31,950 Ag. Miúdo 26,5707 5,2473 31,818 Água 1,9749 0,3900 2,365
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3.0 – Ensaio de produção de concreto A produção do concreto foi realizada no dia 17 de maio de 2010 utilizando as quantidades de materiais calculadas e demonstradas no capítulo anterior do presente relatório. 3.1 – Aparelhagem A aparelhagem utilizada foi: •
Betoneira estacionária automática;
•
Balança;
•
Recipiente metálico retangular;
•
Colher de pedreiro.
3.2 – Material Os materiais utilizados foram cimento portland, areia média, brita dois e água, sendo que suas respectivas quantidades constam na tabela 3. Embora os cálculos de consumo de agregado tenham sido feitos considerando a brita um, no dia da realização do ensaio não havia disponível. Portanto, utilizou-se brita dois. 3.3 – Procedimento Inicialmente, pesaram-se a quantidade de cada material na balança, conforme tabela 3. Na betoneira estacionária limpa e arejada adicionaram-se os materiais de forma gradativa, conforme descrito a seguir: •
Toda a quantidade de brita;
•
Metade da areia;
•
Metade da água;
•
Acionamento da betoneira; 11
•
Restante da areia;
•
Restante da água;
•
Acionamento da betoneira.
Assim, parte da mistura resultante foi retirada para realização do ensaio de consistência pelo abatimento do tronco de cone, que será descrito no próximo capítulo. Após realização deste ensaio, a amostra foi devolvida à betoneira, que foi acionada mais uma vez para homogeneização. Em seguida, o concreto foi retirado da betoneira e acondicionado no recipiente metálico retangular.
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4.0 – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone Com uma amostra do que foi produzido no ensaio anterior, procedeu-se com o ensaio de consistência pelo abatimento do tronco de cone, que é normalizado pelo método de ensaio ME 404/2000 do extinto DNER. 4.1 – Aparelhagem A aparelhagem utilizada foi: •
Molde metálico;
•
Haste de compactação de seção circular em aço de 16 mm de diâmetro por 600 mm de comprimento;
•
Placa de apoio do molde;
•
Complemento tronco-cônico do molde;
•
Colher de pedreiro;
•
Trena de 5 metros.
4.2 – Material O material utilizado foi uma amostra do concreto produzido na betoneira estacionária. 4.3 – Procedimento O procedimento foi o seguinte: •
Limpou-se e umedeceu-se internamente o molde, colocando-o sobre a placa de base igualmente limpa e umedecida, assentado sobre o chão;
•
O operador posicionou-se com os pés sobre as aletas do molde, mantendo-o estável, e, então, encheu-o de concreto em três camadas, cada uma com aproximadamente um terço do molde;
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•
Compactou-se cada camada com 25 golpes utilizando a haste de compactação;
•
Após adensamento, retirou-se o complemento tronco-cônico e foi feita a remoção do excesso de concreto com uma colher de pedreiro;
•
Levantou-se o molde de concreto na direção vertical com um movimento constante, de modo a não torcer a amostra lateralmente;
•
Mediu-se o abatimento de consistência com a trena através da diferença entre a altura do molde e a altura do eixo do corpo de prova.
4.4 – Resultado O abatimento obtido foi de 30 milímetros, sendo que o esperado, conforme cálculos do capítulo 22, era 100 milímetros.
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5.0 – Moldagem e cura dos corpos de prova O ensaio ora relatado de moldagem e cura dos corpos de prova fora realizado no dia 17 de maio de 2010 e seguiu aos critérios estabelecidos pelo método de ensaio ME 046/98 – Concreto: moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos, do extinto DNER. 5.1 – Aparelhagem A aparelhagem utilizada foi: •
04 moldes cilíndricos de 15X30 cm;
•
02 moldes cilíndricos de 10X20 cm;
•
Haste de compactação de seção circular em aço de 16 mm de diâmetro por 600 mm de comprimento;
•
Colher de pedreiro.
5.2 – Material O material utilizado foi o concreto produzido na betoneira estacionária, além de óleo mineral para lubrificar os moldes. 5.3 – Procedimento O procedimento foi o seguinte: •
Aplicou-se óleo mineral na face interna dos cilindros;
•
Colocou-se o concreto em cada corpo de prova em três camadas com altura aproximadamente igual a um terço da altura do cilindro;
•
Compactou-se cada camada, sendo que foram 20 golpes nos cilindros de 15X30 cm e 12 golpes para os cilindros de 10X20 cm;
•
Retirou-se excesso de concreto da parte superior do cilindro;
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•
Deixaram-se os 05 cilindros durante 24 horas em processo de cura inicial ao ar. Após isso, foram desenformados e colocados na câmara úmida.
5.4 – Resultado No total, foram moldados 05 cilindros, sendo 02 de 10X20 cm e 03 de 15X30cm. Após 24 horas de cura ao ar eles foram colocados na câmara úmida, onde permaneceram durante 25 dias.
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6.0 – Ensaio de resistência à compressão O ensaio de resistência à compressão tem como objetivo determinar a carga máxima que o concreto pode sofrer sem se romper. Esse ensaio é detalhado no ME 091/1998 do extinto DNER. 6.1 – Aparelhagem A aparelhagem utilizada foi: •
Máquina de ensaio de resistência (prensa);
•
Enxofre fundido;
•
Concha
•
Bico de Bunsen;
•
Estrutura para capeamento com enxofre.
6.2 – Material Os materiais utilizados foram os seguintes: •
03 corpos de prova cilíndricos de concreto de 15X30 cm;
•
03 corpos de prova cilíndricos de concreto de 10X20 cm.
6.3 – Procedimento O procedimento foi o seguinte: •
Colocou-se enxofre sólido ao fogo e aguardou-se sua fusão, atingindo o estado líquido;
•
Aplicou-se óleo mineral na superfície da estrutura de capeamento;
•
Com a concha, colocou-se enxofre fundido na superfície da estrutura. Em seguida, encaixou-se o cilindro de concreto em pé, para realizar o capeamento dê suas bases. Após alguns segundos, retira-se o mesmo. Repete o procedimento na outra base. Isso foi feito para cada cilindro.
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•
Colocou-se o cilindro já capeado na prensa, ajustando-a;
•
Acionou-se a máquina e mediu-se a carga de ruptura do concreto em tonelada-força.
6.4 – Resultado Este ensaio foi realizado duas vezes. Na primeira, rompeu-se um corpo de prova no dia 27 de maio de 2010 após sete dias de cura na câmara úmida. A segunda foi no dia 14 de junho de 2010 com o rompimento de dois cilindros após 25 dias de cura na câmara úmida. Por isso, divide-se o resultado em duas partes, uma para cada tempo de cura. 6.4.1 – Ruptura do corpo de prova a 7 dias de cura na câmara úmida Utilizando-se a aparelhagem, os materiais e o procedimento descritos nos itens 6.1, 6.2 e 6.3, aos 7 dias de cura foi feita a ruptura de um corpo de prova de 15X30 cm na prensa. A carga de ruptura obtida foi de 16,24 tf. A resistência à compressão do corpo de prova é dada pela relação: Fc =
4 ⋅ Q 9810 × π ⋅ D ² 10 6
Onde: Fc resistência à compressão em megapascais; Q carga máxima alcançada em tf Q = 16,24 tf; D é o diâmetro do corpo de prova em metros D = 0,15 m; Efetuando: Fc =
4 ⋅ 16,24 9810 × π ⋅ (0,15)² 10 6
Fc = 9,01 Fc = 9,0 MPa
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Portanto, a resistência à compressão simples é igual a 9,0 MPa. A resistência característica à compressão é denominada Fck. Por definição, apenas 5% dos corpos de prova possuem Fc
Q1 = 8,80 tf;
•
Q2 = 8,17 tf.
A resistência à compressão do corpo de prova é dada pela relação: Fc =
4 ⋅ Q 9810 × π ⋅ D ² 10 6
Onde: Fc resistência à compressão em megapascais; Q carga máxima alcançada em tf; D é o diâmetro do corpo de prova em metros D = 0,10 m; Para Q = Q1 = 8,80 tf, efetua-se: Fc1 =
4 ⋅ 8,80 9810 × π ⋅ (0,10)² 10 6
Fc1 = 10,99 Fc1 = 11,0 MPa
Para Q = Q2 = 8,17 tf, efetua-se: Fc 2 =
4 ⋅ 8,17 9810 × π ⋅ (0,10)² 10 6
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Fc 2 = 10,20 MPa
Portanto, a resistência à compressão simples é igual a 11,0 MPa no primeiro corpo de prova e a 10,2 MPa no segundo. A resistência característica à compressão é denominada Fck. Por definição, apenas 5% dos corpos de prova possuem Fc
Portanto, a resistência média à compressão é de 10,06 MPa. O menor Fc obtido, que foi o da ruptura aos 7 dias de cura, deve-se justamente ao pouco tempo de cura em relação aos outros corpos de prova.
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7.0 – Ensaio de resistência à tração através da compressão diametral O ensaio de compressão diametral é um modo mais simples de se obter a resistência à tração. Devido a certa dificuldade de realizar o ensaio de tração de forma direta, o brasileiro Lobo Carneiro criou, em 1943, esse modo que utiliza o mesmo equipamento do ensaio de compressão. Porém, nesse caso o corpo de prova é colocado com seu eixo horizontal entre os pratos da prensa. Então, a máquina aplica uma carga que irá romper o corpo de prova por fendilhamento, o que é uma tração indireta. 7.1 – Aparelhagem A aparelhagem utilizada foi: •
Máquina de ensaio de resistência (prensa).
7.2 – Material Os materiais utilizados foram os seguintes: •
02 corpos de prova cilíndricos de concreto de 15X30 cm.
7.3 – Procedimento O procedimento foi o seguinte: •
Colocou-se o cilindro com seu eixo horizontal entre os pratos da prensa, ajustando-a;
•
Acionou-se a máquina e mediu-se a carga de ruptura do concreto em tonelada-força.
7.4 – Resultado Este ensaio foi realizado no dia 14 de junho de 2010 com o rompimento de dois cilindros após 25 dias de cura na câmara úmida. As cargas de ruptura obtidas foram as seguintes: •
Q1 = 8,38 tf; 21
•
Q2 = 12,77 tf.
A resistência à tração através da compressão diametral é dada pela seguinte relação: Fct =
2⋅Q 9810 × π ⋅ D ⋅ H 10 6
Onde: Fct resistência à tração através da compressão diametral em megapascais; Q carga máxima alcançada em tf; D é o diâmetro do corpo de prova em metros D = 0,15 m; H altura do corpo de prova em metros H = 0,30 m. Para Q = Q1 = 8,38 tf, efetua-se: Fct1 =
2 ⋅ 8,38 9810 × π ⋅ 0,15 ⋅ 0,3 10 6
Fct1 = 1,16 MPa
Para Q = Q2 = 12,77 tf, efetua-se: Fct 2 =
2 ⋅ 12,77 9810 × π ⋅ 0,15 ⋅ 0,3 10 6
Fct 2 = 1,77 MPa
Portanto, a resistência à compressão simples é igual a 1,16 MPa no primeiro corpo de prova e a 1,77 MPa no segundo. 7.5 – Resistência média do concreto à compressão (Fctm) A resistência média do concreto à tração através da compressão diametral, chamada Fctm, é dada pela média aritmética das resistências simples (Fct). Assim, utilizando os resultados de Fct obtidos, tem-se:
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Fctm = (1,77 + 1,16) / 2 Fctm = 1,46 MPa
Portanto, a resistência média à tração através da compressão diametral é de 1,46 MPa. 7.6 – Resistência à tração pelo método direto O valor da resistência à tração pela compressão diametral é um pouco diferente do referente à tração direta. Devido a isso, há um fator de conversão. Segundo Pinheiro et al (USP-EESC, 2010), a resistência à tração direta é igual a 90% da resistência pela compressão diametral, ou seja: Fctd = 0,9 ⋅ Fct
Efetuando: Fctd = 0,9 ⋅ 1,46 Fctd = 1,31MPa
Portanto, a resistência à tração é igual a 1,31MPa
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8.0 – Conclusão A tabela a seguir apresenta os valores de resistência à compressão obtidos no ensaio.
Corpo de prova G1 P1 P2
Tabela 4 - Valores de Fc obtidos no ensaio. Idade de Data de Data de Carga Dimensões ruptura moldagem ruptura (tf) (dias) 15X30 cm 10X20 cm 10X20 cm
17/5/2010 17/5/2010 17/5/2010
7 25 25
24/5/2010 14/6/2010 14/6/2010
16,24 8,80 8,17 Fcm:
Resistência Fc (MPa) 9,00 11,00 10,20 10,06
Já a tabela seguinte apresenta os valores de resistência à tração.
Corpo de prova G2 G3
Tabela 5 - Valores de Fct e Fctd obtidos no ensaio. Idade de Data de Data de Carga (tf) Dimensões ruptura moldagem ruptura (dias) 15X30 cm 15X30 cm
17/5/2010 17/5/2010
25 25
14/6/2010 14/6/2010
Resistência Fct (MPa)
8,38 12,77 Fctm Fctd (0,9xFct)
1,16 1,77 1,46 1,31
Os ensaios relatados no presente trabalho transcorreram relativamente bem, atendendo ao recomendado pelo professor e pelas normas técnicas. Porém, ocorreram alguns problemas. O primeiro deles foi a utilização de brita dois ao invés da brita um, já que está foi a utilizada nos cálculos. Como elas apresentam massas específicas diferentes, isso pode ter contribuído na diminuição da qualidade do concreto produzido. Outro ponto negativo foi o fato de que os corpos de prova foram desenformados e colocados na câmara úmida por outra pessoa, provavelmente algum grupo de outra turma que tenha precisado dos moldes. Com isso, o grupo que ora relata perdeu o controle exato do tempo de cura inicial. Além disso, um corpo de prova de 15X30 cm não foi desenformado junto com os outros, sendo feito por este grupo relatante sete dias depois da moldagem. Provavelmente, este corpo não desenformado antes dos sete dias foi o G2, que
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apresentou Fct 34% menor em relação ao G3, justamente por ter ficado menos tempo de cura na câmara úmida. Além dos problemas operacionais acima relatados, suspeita-se que os dados gerais e específicos utilizados para dosar o concreto sejam um pouco discrepantes. Ainda mais que as tabelas 1 e 2, que são função da dimensão máxima, não têm os valores para a dimensão de 12,5 mm, que foi a dada pelo professor para este grupo. Porém, importa que os ensaios de concreto forneceram uma experiência única aos autores. Assim, mesmo com os problemas relatados, pôde-se aproveitar bem o procedimento e acumular uma bagagem de conhecimento não só teórica, convencional no restante das disciplinas, como também prática.
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REFERÊNCIAS 1. CURTI, Rubens. Módulo 2 – Propriedades e dosagem do concreto. Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). Disponível em: . Acesso em: 20 de maio de 2010. 2. PACHECO, Ronaldo Feu Rosa. Análise do módulo de elasticidade e resistência à compressão de concretos produzidos em centrais da Grande Vitória. Experimentos e estatísticas. Programa de PósGraduação em Engenharia Civil. Universidade Federal do Espírito Santo. Vitória, 2006. Disponível em: . Acesso em: 20 de maio de 2010. 3. PINHEIRO, Libânio M. ET al. Capítulo 2 – Estruturas de concreto. USP – EESC – Departamento de Engenharia de Estruturas. Publicado em: março de 2010. Disponível em: . Acesso em: 20 de junho de 2010. 4. DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Método de ensaio 402/2000 – Amostragem de concreto fresco. Rio de Janeiro, 2000. Disponível em: . Acesso em: 20 de junho de 2010. 5. DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Método de ensaio 404/2000 – Concreto – Determinação da consistência de abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 2000. Disponível em: . Acesso em: 20 de junho de 2010. 6. DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Método de ensaio 046/1998 – Concreto – Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos. Rio de Janeiro, 1998. Disponível em: . Acesso em: 20 de junho de 2010. 26
7. DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Método de ensaio 091/1998 – Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1998. Disponível em: . Acesso em: 20 de junho de 2010. 8. DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Método de ensaio 138/1994 – Misturas betuminosas – Determinação da resistência à tração pela compressão diametral. Rio de Janeiro, 1994. Disponível em: . Acesso em: 21 de junho de 2010. 9. DNER – Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Método de ensaio 181/1994 – Solos estabilizados com cinza volante e cal hidratada – Determinação da resistência à tração pela compressão diametral. Rio de Janeiro, 1994. Disponível em: . Acesso em: 21 de junho de 2010. 10. NETO, Luiz Ferraz. Definições e conversões. Feira de Ciências (http://www.feiradeciencias.com.br). Disponível em: . Acesso em: 21 de junho de 2010.
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