Análise Granulométrica - Relatório

Escola de Engenharia

RELATÓRIO DE ENSAIO ANÁLISE GRANULOMÉTRICA MÉTODO DE PENEIRAÇÃO Trabalho Pratico 1 Engenharia Civil – Materiais de Construção I

Turno P6 – Grupo 1 Edgar Macedo

N.º 44518

Manuel Miranda

N.º 42909

Rafael Oliveira

N.º 59689

Sara Gomes

N.º 54242

Outubro de 2009

Universidade do Minho Escola de Engenharia

Materiais de Construção I Mestrado em Engenharia Civil

Índice 1

Resumo.................................................................................................................3

2

Descrição..............................................................................................................3

3

Aparelhagem.........................................................................................................4 3.1

Peneiros de ensaio.........................................................................................4

3.2

Tampa e recipiente de fundo adaptados aos peneiros...................................4

3.3

Estufa ventilada.............................................................................................4

3.4

Equipamento de lavagem...............................................................................4

3.5

Balança..........................................................................................................4

3.6

Tabuleiros e escovas......................................................................................4

3.7

Máquina de peneirar......................................................................................4

4

Preparação dos provetes de ensaio......................................................................4

5

Procedimento........................................................................................................4 5.1

Lavagem........................................................................................................4

5.2

Peneiração.....................................................................................................5

5.3

Pesagem........................................................................................................5

6

Resultados............................................................................................................5 6.1

Ensaio das areias A1, A2 e A3...........................................................................5

6.2

Ensaio da brita B............................................................................................6

7

Análise..................................................................................................................6 7.1

Cálculos e expressão dos resultados..............................................................6

7.2

Areia A1..........................................................................................................8

7.3

Areia A2..........................................................................................................9

7.4

Areia A3........................................................................................................10

7.5

Areia AM (média das areias A1, A2 e A3).........................................................11

7.6

Brita B..........................................................................................................12

8

Utilização dos agregados em betões de ligantes hidráulicos...............................13 8.1

8.1.1

Brita B...................................................................................................13

8.1.2

Areia AM.................................................................................................13

8.2

10

Granulometria..............................................................................................13

8.2.1

Brita B...................................................................................................13

8.2.2

Areia AM.................................................................................................14

8.3

9

Dimensão.....................................................................................................13

Teor de finos................................................................................................15

8.3.1

Brita B...................................................................................................15

8.3.2

Areia AM.................................................................................................15

Conclusão...........................................................................................................15 Referências......................................................................................................15

Anexo A - Curva Granulométrica da areia AM.............................................................16 Anexo B - Representação Triangular de Feret da areia AM.........................................17

2

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Anexo C - Curva Granulométrica da brita B................................................................18

Anexo C - Curva Granulométrica da brita B

1

Resumo

O presente trabalho está integrado na disciplina de Materiais de Construção I do 2º ano do Mestrado de Engenharia Civil, leccionada na Universidade do Minho. Este relatório tem por objectivo a análise granulométrica de uma areia AM (resultante da média de três areias A1, A2 e A3) e de uma brita B. Também se pretende verificar se os agregados em estudo respeitam as características mínimas para a sua utilização em betões de ligantes hidráulicos, seguindo a especificação presente na norma LNEC E 467:2006. Os processos de ensaio foram conduzidos seguindo a normalização existente (NP EN 933-1:2000 e NP EN 933-2:2000) e tendo como base os ensaios laboratoriais efectuados no dia 14 de Outubro de 2009, os quais não seriam possíveis sem a ajuda do pessoal técnico presente no laboratório.

2 Descrição Os ensaios efectuados encontram-se normalizados pelas normas NP EN 9331:2000 e NP EN 933-2:2000. A norma NP EN 933-1:2000 define o método para a análise granulométrica dos agregados, usando peneiros de ensaio e a norma NP EN 933-2:2000 especifica as dimensões nominais das aberturas e o formato da tela de arame e chapas perfuradas dos peneiros de ensaio. O objectivo dos ensaios, a análise granulométrica de agregado, consiste simplesmente em separar uma amostra desse agregado em fracções, cada uma contendo partículas com dimensões entre limites correspondentes às aberturas dos correspondentes peneiros (Neville, 1995). Para tal é utilizada uma serie especificada de peneiros de maneira a separar o material em diversas classes granulométricas por granulometria decrescente. O método utilizado é a peneiração, com lavagem seguida de peneiração a seco. Na prática, a análise granulométrica é realizada agitando o agregado através de uma série de peneiros, arranjados por ordem tal que os de malha mais larga estejam na parte superior e os de malha mais apertada na inferior, pesando-se o material retido em cada peneiro. Conhecendo a massa inicial da amostra, facilmente se calcula a percentagem da massa dos resíduos em cada peneiro, que são partículas com a mesma dimensão granulométrica. Os resultados da peneiração registam-se sob a forma de tabela (ver exemplo tabela 3). Os valores calculados na coluna dos passados acumulados são utilizados para o traçado gráfico da curva granulométrica (ver anexo A). As curvas granulométricas são fundamentais para apreciar rapidamente a granulometria do agregado e as deficiências que possa ter a nível de certas fracções granulométricas, por exemplo a falta de partículas de dada dimensão. Os valores calculados na coluna dos retidos acumulados, permitem determinar o parâmetro designado por módulo de finura, que corresponde à 3

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soma das percentagens de retidos acumulados da série de peneiros, até ao peneiro de abertura 0,125mm (inclusive), dividida por 100. A partir do conhecimento das percentagens das fracções de finos, médios e grossos de uma dada areia, podemos fazer corresponder essa areia a um ponto na Representação Triangular de Feret (ver anexo B). Para verificar se os agregados em estudo respeitam as características mínimas para a sua utilização em betões de ligantes hidráulicos foi utilizada a especificação presente na norma LNEC E 467:2006. As propriedades ensaiadas e discriminadas na norma LNEC E 467:2006 sujeitas a verificação são a Dimensão, Granulometria, Teor de finos.

3 Aparelhagem 3.1

Peneiros de ensaio

Peneiros de ensaio com aberturas como especificado na norma NP EN 9332:2000.

3.2

Tampa e recipiente de fundo adaptados aos peneiros

3.3

Estufa ventilada

Estufa ventilada controlada por termóstato de modo a manter uma temperatura de (110±5)⁰C.

3.4

Equipamento de lavagem

3.5

Balança

Balança com aproximação de 1 g.

3.6

Tabuleiros e escovas

3.7

Máquina de peneirar

4 Preparação dos provetes de ensaio O provete utilizado estava já normalizado e foi obtido seguindo as especificações presentes na norma NP EN 933-1:2000. A massa do provete depois de seco foi registada como M1.

4

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5 Procedimento 5.1

Lavagem

O provete disponibilizado para o ensaio já se encontrava lavado e seco. Cuja lavagem foi realizada segundo a norma NP EN 933-1:2000. O material é pesado e registado o resultado como M2.

5.2

Peneiração

O material depois de lavado e seco é despejado na coluna de peneiros. Esta coluna é constituída por peneiros encaixados, e dispostos de cima para baixo por ordem decrescente da dimensão das aberturas, com fundo e tampa. Para a areia foram utilizados os peneiros: 4 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,063 mm. Para a brita foram utilizados os peneiros: 32 mm, 16 mm, 8 mm, 4 mm. A coluna da areia é agitada mecanicamente recorrendo a uma máquina de peneirar. Sendo depois retirados os peneiros um a um, começando pelo de maior abertura e agitando manualmente, garantindo que não existe perda de material, utilizando, por exemplo, fundo e tampa. A brita devido as suas dimensões foi agitada manualmente segundo o método utilizado na areia depois da agitação mecânica. Todo o material que passa através de cada peneiro é transferido para o peneiro seguinte antes de continuar a peneiração com este peneiro.

5.3

Pesagem

O material retido no peneiro com maior abertura é pesado e a sua massa registada com R1. A mesma operação é efectuada para o peneiro imediatamente inferior e a massa do material retido registada como R2. Esta operação é repetida para todos os peneiros da coluna de modo a obter as diferentes fracções dos materiais retidos. O material retido no fundo é pesado e a sua massa registada como P.

6 Resultados 6.1

Ensaio das areias A1, A2 e A3

Tabela 1 - Resultados dos ensaios das areias A1, A2 e A3

Peneiros (mm) 4 (R1) 2 (R2)

Areia A1 0,007 0,058

Peso Retido (kg) Areia A2 0,004 0,041

Areia A3 0,008 0,057 5

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1 (R3) 0,5 (R4) 0,25 (R5) 0,125 (R6) 0,063 (R7) Fundo (P)

6.2

0,196 0,21 0,053 0,002 0 0

0,133 0,126 0,029 0,001 0 0

0,173 0,166 0,043 0,002 0 0

Ensaio da brita B

Tabela 2 - Resultado do ensaio da Brita B

Peneiros (mm) 31,5 (R1) 16 (R2) 8 (R3) 4 (R4) Fundo (P)

Peso Retido (kg) 0,358 1,19 1,07 0,425 0,018

7 Análise 7.1

Cálculos e expressão dos resultados

M1 é a massa seca do provete de ensaio, em quilogramas; M2 é a massa seca do material com granulometria superior a 63µm, em quilogramas; P é a massa do material peneirado retido no recipiente do fundo, em quilogramas;

Validação dos resultados → sempre que a soma das massas Ri e P difira mais de 1% da massa M2, é necessário repetir o ensaio. Para efectuar tal verificação foi usada a seguinte equação: M2-(Ri+P)M2×100= 4+>2+>1+>0,5+>0,25+>0,125]100 Em geral o agregado é designado por dois números separados por um traço, em que um representa a máxima dimensão do agregado e o outro a mínima dimensão. Mínima dimensão do agregado (d) é igual a maior abertura do peneiro através do qual não passa mais do que 5% da massa do agregado. Máxima dimensão do agregado (D) é igual a menor abertura do peneiro pelo qual passa, pelo menos, 90% da massa do agregado. Curva granulométrica (ver anexo A) é uma linha contínua que une os pontos que representam o resultado da análise granulométrica, isto é, os pontos em que as abcissas correspondem às aberturas das malhas dos peneiros e as ordenadas dos passados acumulados. Representação triangular de Feret (ver anexo B) da granulometria das areias é feita a partir do conhecimento das percentagens das fracções de finos, médios e grossos de uma dada areia, fazendo corresponder essa areia a um ponto na no triângulo de Feret. Sabendo que as partículas de uma areia com dimensão inferior a 0.5 mm são consideradas finas e que as superiores a 2 mm são definidas como grossas, a percentagem de finos de uma areia corresponde aos passados acumulados no peneiro 0.5 mm e a percentagem de grossos corresponde aos retidos acumulados no peneiro 2 mm. A percentagem de médios é igual a 100 - (%Grossos + %Médios)

7.2

Areia A1

Análise granulométrica Método de peneiração NP EN 933-1:2000 Identificação da amostra: Areia A1

Laboratóri Laboratório de o: Engenharia Civil Data: 14/10/2009 Operador: Técnico

Procedimento usado: Lavagem e peneiração a seco Massa seca total M1= 0,526 kg Massa seca após lavagem M2= 0,526 kg Massa seca dos finos removidos por lavagem M1-M2 = 0,0 kg Tabela 3 - Análise ensaio da areia 1

Peneiros (mm)

Peso retido

% Retidos simples

% Retidos acumulados

% Passados acumulados 7

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4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063 Fundo

(kg) 0,007 0,058 0,196 0,21 0,053 0,002 0 0

1,33 11,03 37,26 39,92 10,08 0,38 0,00

1,33 12,36 49,62 89,54 99,62 100,00 100,00

98,67 87,64 50,38 10,46 0,38 0,00 0,00

Validação dos resultados: M2-(Ri+P)M2×100=0,0% 2 devem ser aplicados requisitos adicionais (i) e (ii) relativamente à percentagem de passados no peneiro intermédio: (i) todas as granulometrias devem satisfazer os limites gerais indicados no Quadro 3; 13

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(ii)

o produtor deve documentar e, se pedido, declarar a granulometria típica que passa no peneiro intermédio e as tolerâncias seleccionadas entre as categorias do Quadro 3 (presente na norma NP EN 12620:2004).

Tabela 12 - Limites e tolerâncias da granulometria da Brita B para os peneiros intermédios

D/ d

Peneiro intermé dio mm

< 4 ≥ 4

D/1,4

Limites gerais e tolerâncias para o peneiro intermédio (percentagem de passados, em massa) Limites Tolerâncias na gerais granulometria típica declarada do produtor 25 a 70 ±15

D/2

25 a 70

±17,5

Catego ria GT

GT 15 GT 17,5

Como é possível verificar, a brita pode ser classificada como GT 17,5, pois apesar da percentagem de passados D/2 ser aproximadamente 88, esta encontra-se dentro da tolerância típica declarada pelo produtor. 1.1.1 Areia AM Em função da sua dimensão superior D, a areia AM deve satisfazer os requisitos da granulometria especificados na tabela 11, abaixo apresentada. Tabela 13 - Requisitos para a granulometria da Areia AM

Agrega do

Grosso

Fino

Dimensão

D/d ≤ 2 ou D≤11,2 mm D/d > 2 e D>11,2 mm D/d ≤ 4 mm e d=0

Percentagem de passados, massa 2 1,4 D D d D 10 98 a 85 a 0a 0 100 99 20 10 98 a 80 a 0a 0 100 99 20

em d/2

Catego ria G

0a 5 0a 5

GC85/2 0 GC80/2 0

10 0

98 a 100

90 a 99

0a 15

0a 5

GC90/1 5

10 0

95 a 100

85 a 99

-

-

GF85

Para verificar a variabilidade da areia devem ser aplicados os seguintes requisitos adicionais: Tabela 14 - Tolerâncias da granulometria típica declarada do produtor da areia AM para utilização corrente

Abertura do peneiro mm 4 2 1 0,250

Tolerâncias em percentagem de passados, em massa 0/4 0/2 0/1 ±5 ±5 ± 20 ± 20 ±5 ± 20 ± 25 ± 25 14

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0,063

±3

±5

±5

A areia satisfaz todos os requisitos e é classificada com a categoria GF85.

1.2

Teor de finos

Segundo a norma NP EN 12620:2004 o teor de finos, determinado de acordo com a NP EN 933-1:2000, deve ser declarado pela correspondente categoria especificada no Quadro 11 presente na norma NP EN 12620:2004. 1.2.1 Brita B De acordo com a norma a brita B é de categoria f1.5, ou seja, cumpre os requisitos especificados na norma LNEC E 467:2006. 1.2.2 Areia AM De acordo com a norma a areia AM é de categoria f3, ou seja, cumpre os requisitos especificados na norma LNEC E 467:2006.

2 Conclusão Terminada a análise dos resultados e verificação das propriedades ensaiadas obtemos informações suficientes para avaliar a possível aplicação dos agregados em betões com ligantes hidráulicos, mas que também nos permitem classificar os agregados. Como foi possível verificar a brita B não cumpre todos os requisitos discriminados na norma LNEC E 467:2006, pelo que não poderia ter como aplicação a utilização em betões com ligantes hidráulicos, a sua granulometria não está em conformidade com a norma. Contudo foi classificada com a categoria GT 17,5. No caso da areia AM, esta cumpre todos os requisitos especificados e está classificada com a categoria GF85. É uma areia com possível aplicação em betões com ligantes hidráulicos. Tanto para a brita como a areia foram determinadas as propriedades granulométricas pretendidas, das quais se destacam: percentagem de finos (f), máxima e mínima dimensão, módulo de finura. Com as quais foi possível fazer a representação gráfica através da curva granulométrica e triângulo de Feret.

3 Referências NP EN 933-1:2000 – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados. Parte 1: Análise granulométrica – Método de peneiração. NP EN 933-2:1999 – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados. Parte 2: Determinação da distribuição granulométrica – Peneiros de ensaio, dimensão nominal das aberturas. LNEC E 467:2006 – Guia para a utilização de agregados em betões de ligantes hidráulicos. NP EN 12620:2004 – Agregados para betão. AGUIAR, J. L. B. Materiais de Construção I Pedras. Guimarães. 2007 15

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