UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS – UFPEL UFPEL Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo- PROGRAU A Tecnologia dos Materiais de Construção Civil aplicada à Arquitetura
RELATÓRIO DOSAGEM IPT/EPUSP
Grupo: Fernando Ritiéle Teixeira Jean Morais Rodrigues Jones Machado Pereira Vanessa Lucas Krause Vanessa Peres Martins Vitória Silveira da Costa
Pelotas, 2017
Capítulo 1 – Introdução O concreto é o principal material de construção e o segundo mais consumido no mundo após água. Segundo Silva (1991), o concreto é um material resultante da mistura proporcionada de um aglomerante (cimento), agregados miúdos e agregados graúdos com água. Podendo-se utilizar também adições minerais e pozolânicas, assim como aditivos plastificantes e superplastificantes. Com vistas à redução do consumo de cimento, devido ao custo elevado desse material e o impacto ambiental negativo gerado pela sua produção, principalmente emissão de CO 2, estudos de dosagens são sempre interessantes. O objetivo deste trabalho é estudar e determinar o desempenho do concreto: convencional através do método IPT/EPUSP, através da determinação dos seguintes parâmetros: a) Consumo de material; b) Massa específica do concreto fresco; c) Resistência à compressão aos 3,7 e 28 dias.
Capítulo 2 – Estudo de dosagem de concreto convencional pelo método de IPT/EPUSP 2.1 – Introdução O método do IPT/EPUSP para dosagem de concretos convencionais apresenta um roteiro experimental no qual após a determinação das resistências de controle, para as idades de controle, segue-se uma série de dosagens experimentais, compondo um estudo preliminar, para construção de gráficos nos quais serão definidos vários parâmetros, dentre os quais estão: módulo de finura da mistura, porcentagem de areia, a relação a/c, graduação geométrica e porcentagens de cada agregado. 2.2 – Procedimento e Metodologia A dosagem experimental baseia-se em regras e procedimentos práticos para a obtenção do traço de concreto, sendo testada em laboratório. Existem diversos métodos de dosagem. Alguns são extremamente trabalhosos, exigindo grande número de ensaios laboratoriais, outros exigem extenso desenvolvimento analítico. Um dos métodos mais 2
difundidos atualmente no Brasil é o método IPT/USP por não requerer quantidade demasiada de ensaios e ser de fácil execução, podendo inclusive ser executado em obra. Outra vantagem deste método é que ele é totalmente experimental baseado na observação do concreto. O método tem os seguintes conceitos fundamentais: • A relação a/c é o parâmetro mais importante do concreto estrutural; •
Definidos uma determinada relação a/c e definidos certos materiais, a resistência e a
durabilidade do concreto passam a ser únicas; • O concreto é mais econômico quanto maior a dimensão máxima característica do
agregado graúdo e menor o abatimento de tronco de cone. O método tem por objetivo obter um concreto com trabalhabilidade adequada, com os materiais disponíveis, e considera que esta trabalhabilidade é influenciada pelo teor de argamassa seca (α) e
quantidade de água (H%). Através de procedimento experimental
define-se o teor de argamassa seca ideal e a quantidade de água necessária para a obtenção da trabalhabilidade desejada. Obtido o teor de argamassa ideal requerida são moldados corpos-de-prova de concreto com a trabalhabilidade desejada, variando as proporções entre cimento e agregados (1:m), para ruptura à compressão em idades prédeterminadas. Com os resultados dos ensaios à compressão e dados do procedimento experimental é construído o “Diagrama de Dosagem” no qual pode -se
modelar o
comportamento do concreto. O diagrama relaciona “resistência à compressão a/c”; “relação a/c x
x relação
o teor de areia e brita (m)” e “m x consumo de cimento por m3 de
concreto”. Estas relações podem também ser estabelecidas analiticamente.
O estudo experimental é feito partindo-se do princípio que cada curva do diagrama de dosagem pode ser definida a partir de três pontos, ou seja, 3 traços diferentes (relações 1:m). Dessa forma, é fixado um traço intermediário, em geral 1:5 (cimento : agregados secos totais, em massa). Os experimentos feitos com o traço intermediário têm o objetivo de determinar o teor de argamassa seca ideal (α) e
a quantidade de água
necessária à trabalhabilidade requerida. A determinação do teor de argamassa ideal é muito importante, pois a falta de argamassa provoca falhas de concretagem e porosidade no concreto e o excesso torna 3
aumenta o consumo de cimento, tornando o concreto mais caro, além das demais conseqüências do consumo excessivo de cimento (maior risco de fissuração térmica e retração). O estabelecimento do teor de argamassa ideal é feito de forma gradual, a partir de um teor inicial adotado, por exemplo, 35%. A partir deste valor, são feitos acréscimos de cimento e areia, aumentando-se o teor de argamassa, e, eventualmente, água, mantendose constante a massa do agregado graúdo até obter-se a consistência e o teor de argamassa desejada. A quantidade de agregado graúdo deve ser fixada em função da capacidade da betoneira utilizada no estudo. Da mesma forma a água é adicionada até a obtenção da trabalhabilidade desejada. Este procedimento é repetido até que se obtenha o teor de argamassa (α) ideal e a
trabalhabilidade requerida. A determinação do teor ideal é feita visualmente, de acordo com observações práticas feitas durante o estudo. Com a betoneira desligada, retira-se o material aderido nas pás e em seguida podem ser feitas as seguintes observações: • Passar uma colher de pedreiro sobre a superfície do concreto fresco tentando formar
uma superfície plana e observar o aspecto. Um concreto com teor adequado de argamassa deve ter a superfície homogênea, compacta e sem vazios; • Coletar com a colher d e
pedreiro uma porção de concreto e verificar se ocorre
desprendimento de agregado graúdo o que indica falta de coesão (função da argamassa); • Coletar com a colher de pedreiro parte do concreto e soltar de determinada altura. O
concreto com teor ideal de argamassa deve cair de maneira homogênea e compacta, sem ocorrência de segregação; • Realizar o ensaio de abatimento de tronco de cone e observar a superfície lateral do
concreto, que deve estar compacta e com poucos vazios. Bater com a haste na placa metálica ou lateral inferior do concreto e observar como ocorre a queda. Caso não ocorra desprendimento de agregados graúdos o teor de argamassa pode ser considerado como adequado. Nas misturas em que foram observados falta de argamassa deve-se continuar com os acréscimos até o teor ideal. Além do teor de argamassa deve ser verificada a 4
consistência do concreto através do ensaio de abatimento do tronco de cone. Caso o abatimento obtido for inferior ao desejado adiciona-se água até obter a consistência desejada. Com a obtenção do α ideal, deve ser verificada a necessidade ou não de acréscimo de uma margem de segurança no teor de argamassa, tendo em vista perdas devido à mistura, transporte, etc. Nestes casos pode-se sugerir um acréscimo de 2% em relação ao α determinado experimentalmente. Com o α final moldam -se
os corpos-de-
prova para serem rompidos nas idades especificadas, normalmente 7 e 28 dias. Com os resultados dos ensaios à compressão é possível obter os primeiros pontos do diagrama de dosagem (fc x a/c; a/c x m e m x consumo). Com o teor de argamassa adotada são produzidos os traços auxiliares (pelo menos dois), ou seja, um traço com maior consumo de cimento, denominado traço rico e um traço com menor consumo de cimento, denominado traço pobre. Os traços pobre e rico devem se afastar do traço inicial de maneira a obtenção do diagrama de dosagem, normalmente adotam-se intervalos de 1 a 2, em geral 1,5. Estes traços, rico (1:3,5) e pobre (1:6,5), têm o mesmo teor de argamassa do traço inicial e devem ter a mesma faixa de trabalhabilidade. Com a moldagem e posterior ruptura à compressão de corposde-prova são obtidos os outros pontos do Diagrama de Dosagem. Para cada traço faz-se a determinação da resistência à compressão nas idades especificadas, obtendo-se os valores de “fc”. Com a medição da água adicionada para em cada traço se obtém a relação a/c, dividindo-se a quantidade total de cimento pela quantidade de água em cada traço “m” e o consumo pode ser calculado através da massa
específica do concreto fresco ou através da fórmula do consumo teórico de cimento. Com os resultados obtidos é possível montar o “Diagrama de Dosagem” ou calcular as equações que relacionam as variáveis (“a/c X fc”, “a/c X m” e “m X consumo”). A
partir do diagrama ou equações é possível determinar um traço de concreto a partir de especificação de qualquer variável: resistência em diversas idades, relação água/cimento ou consumo de cimento. Cabe ressaltar que as relações são válidas para concretos de mesma consistência, além disto, deve ser destacado que só é válida a interpolação de valores, não se podendo afirmar nada sobre o comportamento do concreto para valores extrapolados
5
Para a dosagem foi fixado um Slump de 6 +/- 1, e o teor de argamassa foi ajustado em 51%. 2.3 – Materiais Utilizados Utilizou-se na dosagem experimental cimento V-ARI da marca Supremo Secil, a areia utilizada foi classificada como média e a brita utilizada foi brita 1. Tabela 1: Caracterização dos agregados
Agregado
Agregado
miúdo
graúdo
Ø máx (mm)
4,75
19
Módulo de Finura
2,84
4,69
Massa específica aparente (g/cm³)
2,62
2,60
Massa unitária solta (g/cm³)
1,55
1,41
Índice de volume de vazios (%)
40,87
43,54
Absorção (%)
3,67
1,54
Tipo de ensaio
Composição granulométrica
2.4 – Resultados Com os resultados obtidos é possível calcular as equações que relacionam as variáveis. Para encontrar as equações foi realizada uma regressão linear simples pelo método dos mínimos quadrados. Tabela 2: Resistências à compressão aos 3 dias
Traço Rico
Teor de argamassa=51% a/c Densidade = Consumo de cimento = fc =
m 3,5 1,295 2,205 0,41 2,330 475 42,36
Traço Médio m 5 2,060 2,940 0,50 2,190 337 33,49
Traço Pobre m 6,5 2,825 3,675 0,69 2,360 288 23,89
areia pedra kg/l kg/m3 MPa
6
Tabela 3: Resistências à compressão aos 7 dias
Traço Rico
Teor de argamassa=51% a/c densidade = Consumo de cimento = fc =
m 3,5 1,295 2,205 0,41 2,330 475 45,00
Traço Médio m 5 2,060 2,940 0,50 2,190 337 38,00
Traço Pobre m 6,5 2,825 3,675 0,69 2,360 288 28,00
areia pedra kg/l kg/m3 MPa
Tabela 4: Resistências à compressão aos 28 dias
% argam. Teor de argamassa51% a/c densidade = Consumo de cimento = fc =
Traço Rico m 3,5 1,295 2,205 0,41 2,330 475 60,00
Traço Médio m 5 2,060 2,940 0,50 2,190 337 39,00
Traço Pobre m 6,5 2,825 3,675 0,69 2,360 288 35,00
areia pedra kg/l kg/m3 MPa
7
Equações Fundamentais (3 dias) Tabela 5: LEI DE ABRAMS DADOS DE ENTRADA
PONTOS 1 2 3 4 5 6 SOMATÓRIOS
DADOS CALCULADOS P/ A REGRESSÃO
x (a/c)
y (fc3)
y'
x²
y'²
x.y'
0,690
23,89
0,500
33,49
0,410
42,36
1,3782161 1,5249151 1,626956
0,4761 0,25 0,1681
1,8994798 2,3253662 2,6469857
0,9509691 0,7624576 0,6670519
1,6
99,74
4,5300872
0,8942
6,8718316
2,3804787
Sxx = Sy'y' = Sxy' =
0,040866667 0,031268137 -0,03556788
b'=Sxy'/Sxx= a'=(soma y'/n) - b'.(soma x/n)= Se= (SQR/(n-2))^1/2=
-0,8703395 1,9742102 0,0176638
Soma dos Quadrados dos Resíduos (SQR) =
0,000312009
Sa ={[(soma x²)/(n.Sxx)]^1/2}.Se= Sb=Se/(Sxx)^1/2=
0,0477041 0,0873773
A= 94,23455102 B= 7,418900222 fc7 = r² =
r= Sxy'/(Sxx.Sy'y')^1/2 r² = 0,9900215
94,2346 7,4189
-0,995
a/c
0,9900
Tabela 6: LEI DE MOLINARY DADOS DE ENTRADA
PONTOS 1 2 3 4 5 6 SOMATÓRIOS
x (m)
y (Cons)
y'
x²
y'²
x.y'
6,500 5,000
288,0 337,0
3,500
475,0
0,0034722 0,0029674 0,0021053
42,25 25 12,25
1,206E-05 8,805E-06 4,432E-06
0,0225694 0,0148368 0,0073684
15
1100
0,0085448
79,5
2,529E-05
0,0447747
Sxx = 4,5 Sy'y' = 9,55558E-07 Sxy' = 0,002050439 Soma dos Quadrados dos Resíduos (SQR) =
DADOS CALCULADOS P/ A REGRESSÃO
2,12692E-08
A= 0,57001637 B= 0,455653021
b'=Sxy'/Sxx= a'=(soma y'/n) - b'.(soma x/n)= Se= (SQR/(n-2))^1/2=
0,0004557 0,00057 0,0001458
Sa ={[(soma x²)/(n.Sxx)]^1/2}.Se= Sb=Se/(Sxx)^1/2=
0,0003539 6,875E-05
r= Sxy'/(Sxx.Sy'y')^1/2 r² = 0,9777416
0,988808
8
1000 Cons =
+
0,57
0,4557
*m
r² = 0,9777
Tabela 7: LEI DE INGE LYSE
DADOS DE ENTRADA
PONTOS 1 2 3 4 5 6 SOMATÓRIOS
DADOS CALCULADOS P/ A REGRESSÃO
x (a/c)
y (m)
x²
y²
x.y
0,690
6,500
0,500 0,410
5,000 3,500
0,476 0,250 0,168
42,250 25,000 12,250
4,485 2,5 1,435
1,600
15,000
0,894
79,500
8,420
Sxx =
0,040866667
Syy = Sxy =
4,5 0,42
Soma dos Quadrados dos Resíduos (SQR) =
0,183523654
b=Sxy/Sxx= a=(soma y/n) - b.(soma x/n)= Se= (SQR/(n-2))^1/2= Sa ={[(soma x²)/(n.Sxx)]^1/2}.Se= Sb=Se/(Sxx)^1/2=
A= -0,4812398 B= 10,27732463 m=
r= Sxy'/(Sxx.Sy'y')^1/2 r² = 0,959217
-0,4812
+
10,27732463 0,481239804 0,428396608 10,90898522 2,119148623
0,979396
10,2773 *a/c
r² = 0,9592
9
Equações Fundamentais (3 dias)
3
Cons = 1000 ÷ 0,57 + 0,4557 × m
R2=0,9989
dias = 94,2346 ÷ 7,4189 ^ a/c 2=0,9900
= −0,4812 + 10,2773 ×
R2=0,9592
10
a c
Equações Fundamentais (7 dias)
c 7 dias = 89,0031 ÷ 5,3708
2=0,9984
Cons = 1000 ÷ 0,57 + 0,4557 × m
R2=0,9989 = −0,4812 + 10,2773 × /
R2=0,9592
11
Equações Fundamentais (28 dias)
c 28 dias = 108,3875 ÷ 5,5536
2=0,7391
Cons = 1000 ÷ 0,57 + 0,4557 × m = −0,4812 + 10,2773 ×
R2=0,9989
R2=0,9592
12
Capítulo 6 – Considerações Finais Através dos estudos de dosagem realizados pode-se perceber que dentro dos limites de resistência para os quais os métodos foram propostos, foram obtidos concretos de qualidade, com resultados de ensaios satisfatórios e com um consumo de cimento dentro de um limite comercial aceitável.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CREMONINI, Ruy Alberto. Edificações I: Dosagem dos Concretos . 20 jul. 2007, 13 dec. 2007. 23 p. Notas de Aula. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. HELENE, P. R. L; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto . Brasília, PINI, 1992. MEHTA, P. K.; AÏTICIN, P. C. C. Principles Underlying Production of High-
Performance Concreto . USA, American Society fo testing and materials, 1990. SILVA, M. R. Materiais de Construção . 2ªed. São Paulo, PINI, 1991.
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