Cálculo da massa de cimento para ensaio

A camada compactada de cimento compreende um arranjo de partículas de cimento com um volume de ar especificado entre as partículas. Esse volume de ar é definido como uma fração do volume total da camada e é chamado de porosidade, ε. Assim, a fração ocupada pelas partículas de cimento é, (1 - ε). Se V é o volume total da camada, o volume absoluto de cimento é V (1 - ε) e a massa de cimento, m, é γV(1 - ε), onde γ é a massa especifica das partículas de cimento.

Portanto, conhecendo ε, uma massa de cimento pode ser pesada para produzir a porosidade desejada na camada compactada de cimento de volume total V.

A determinação de γ é efetuada de acordo com a NM 23 e volume V da camada dentro de célula.

A massa de cimento para ensaio é calculada com a seguinte expressão: m = (1 - ε). . V

m = massa de cimento (g);

ε = porosidade da camada de cimento;

 = massa específica do cimento (g/ cm3);

v = volume da camada de cimento (cm3). 1.2- Preparação da amostra

A amostra de cimento deve ser colocada em um frasco com tampa para ser agitada, por 2 min., para dispersão das partículas. Após, aguardar 2 min. e, na sequência, mexer de vagar o pó com uma haste seca e limpa para distribuição dos finos do cimento.

Para uma primeira tentativa adota-se uma porosidade (ε) de 0,500. Assim, a massa de cimento para ensaio será de:

1.3- Formação da camada para o ensaio:

Para execução do ensaio introduz-se na célula o disco perfurado e metal no fundo da célula e sobre ele um disco de papel filtro novo. Para que o disco de papel filtro cubra o disco perfurado, utiliza-se uma haste cilíndrica de madeira, seca e limpa, pressionando o papel filtro até que esta atinja a peneira de metal perfurada. Colocar a quantidade de cimento determinada, m, na célula, tomando cuidado para evitar perdas. Dar pancadas leves na célula para nivelar o cimento. Colocar um segundo papel filtro sobre a camada cimento nivelada. Introduzir o êmbolo com cuidado até contato com papel filtro. Segurar firmemente a célula e pressionar o êmbolo suavemente com o polegar, até que estacione. Suspender vagarosamente o êmbolo, cerca de 5 mm e girá-lo de, aproximadamente 90o. E pressionar firmemente a camada mais uma vez, até que o capuz do êmbolo esteja em contato com a célula, sem apresentar som de batida entre as partes. Assim, a camada está compactada e pronta para o ensaio de permeabilidade, devendo o êmbolo ser retirado vagarosamente.

O laboratório deve ser mantido à temperatura de (24±4) oC, conforme a região do País, e umidade relativa máxima de 70%. A temperatura do momento do ensaio deve constar no relatório.

2 Ensaio de permeabilidade ao ar Princípio:

A superfície específica S é dada pela expressão:

t k S  ₁ _; t S k₁ 

k1 = constante do aparelho, determinada durante sua calibração com amostra padrão de superfície específica conhecida;

t = intervalo de tempo médio em (s) de três determinações individuais, medido na extensão entre as marcas 9 e 10 do aparelho.

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Quando o ensaio é realizado em condições diversas das de calibração do aparelho, a expressão de cálculo da superfície específica será:

S = k6√ε3√t γ. (1 − ε). √0,1

S = superfície específica da amostra em ensaio, (cm2/g); k6 = constante do aparelho;

ε = porosidade da camada; t = tempo medido, em segundos;

γ = massa específica do cimento, em gramas por centímetro cúbico; η = viscosidade do ar à temperatura do ensaio, em pascal por segundo.

k₆ =

Sp. γp. (1 − εp). √0,1._p

√εp3 . √tp

onde:

k6 = constante do aparelho obtida com a amostra padrão; Sp = superfície específica da amostra padrão (cm2/g); γp = massa específica do cimento, (g/cm3);

ηp = viscosidade do ar à temperatura do ensaio, (Pa/s); εp = porosidade da camada;

tp = tempo medido, (s).

Aparelhagem:

1- Êmbolo; 2- Chanfro; 3- Célula;

4- Camada de cimento compactado; 5- Disco de papel filtro;

6- Disco de metal perfurado; 7- Tubo manométrico; 8, 9, 10 e 11- Marcas de referência; 12- Acoplamento da célula; 13- Registro; 14- Mangueira de sucção; 15- Pêra de sucção.

Liquido manométrico – óleo mineral leve (óleo de rícino) Cronômetro

Balança

FATEC SP Curso de Edifícios - Laboratório de MCC Figura 8 - Esquema do permeabílimetro de Blaine.

Procedimento:

Inserir a célula cônica no topo do manômetro, aplicando, se necessária, uma camada fina de vaselina para garantir a estanqueidade, cuidando para não alterar a camada de cimento. Fechar o topo do cilindro com um tampão. Abrir o registro e, por meio de aspiração, levantar o nível do líquido manométrico para a marca mais alta. Fechar o registro e observar se o nível do líquido manométrico permanece constante. Se o nível cair, refazer a junta célula/manômetro e verificar o registro.

Repetir o teste de vazamento até que o nível do líquido manométrico não desça. Abrir o registro e, por aspiração, ajustar o nível do líquido à linha mais alta. Fechar o registro. Remover o tampão do topo do cilindro. O líquido manométrico começará a fluir. Marcar os tempos para que o líquido atinja a segunda linha e a terceira linha. Registrar o tempo, t, com aproximação de 0,2 segundos e a temperatura com aproximação de 1ºC.

Repetir o procedimento na mesma camada e registrar os valores adicionais de tempo e temperatura. Preparar uma nova camada do mesmo cimento com uma segunda amostra, seguindo o procedimento descrito, ou, se houver pouco cimento disponível, desfazendo a primeira camada e refazendo-a. Realizar o ensaio de permeabilidade duas vezes na segunda camada, registrando os tempos e temperaturas como antes. Temperatura o_C Viscosidade do ar Pa / s 0,1 18 0,00001798 0,001341 19 0,00001803 0,001343 20 0,00001808 0,001345 21 0,00001813 0,001346 22 0,00001818 0,001348 23 0,00001823 0,001350 24 0,00001828 0,001352 25 0,00001832 0,001354 26 0,00001837 0,001355 27 0,00001842 0,001357 28 0,00001847 0,001359 29 0,00001852 0,001361 30 0,00001857 0,001363

Nota – Valores intermediários podem ser obtidos por interpolação linear. TABELA 4 – Viscosidade do ar em função da temperatura.

Expressão dos resultados:

A média dos quatro tempos deve ser usada na fórmula e o resultado de S apresentado, com aproximação de 10 cm2/g, será a superfície específica do cimento.

Exemplo de calculo da área especifica do cimento Portland:

K = 2,2958 (constante do aparelho de Blaine determinada no laboratório da ABCP).

ρ = 3,10 g/cm³ (massa específica da amostra de cimento ensaiada - procedimento NBR 16605/2017)

FATEC SP Curso de Edifícios - Laboratório de MCC ε = 0,500 (porosidade da camada da amostra padrão)

t = 70 segundos (tempo médio determinado no permeabílimetro de Blaine durante a execução do ensaio da amostra de cimento)

η = 0,00001823 Pascais x segundo (viscosidade do ar a 23 ⁰ C, dada pela tabela anexa da NBR 16372/2015)

Temperatura = 23 ⁰ C (temperatura média do ambiente durante o ensaio) 𝑆 = 𝐾 . √𝜀3. √𝑡 𝜌 . (1 − ε) . √0,1 . 𝜂 𝑆 = 2,2958(√𝑃𝑎 . 𝑠 𝑐𝑚 . √𝑠) . √0,53_{. √70(𝑠)} 3,10 (_𝑐𝑚𝑔₃). (1 − 0,5) . √0,1 .0,00001823(𝑃𝑎. 𝑠) 𝑆 = 2,2958(√𝑃𝑎 . 𝑠 𝑐𝑚 . √𝑠) . 2,95804.(√𝑠) 2,09278. 10 −3₍ 𝑔 𝑐𝑚3).(√𝑃𝑎. 𝑠 ) 𝑺 = 𝟑𝟐𝟒𝟓 𝐜𝐦²/𝐠 ou 𝑺 = 𝟑𝟐𝟒, 𝟓 𝐦²/𝐊𝐠

ENSAIO REALIZADO NO LABORATÓRIO: DETERMINAÇÃO DA FINURA MEDIANTE EMPREGO