Massa específica, rendimento e teor de ar por método gravimétrico

Estas propriedades são medidas pela ABNT NBR 9833 (2008). Para realização do ensaio é necessário um recipiente cilíndrico, dimensões conforme a Tabela 19, balança calibrada, concha metálica, martelo de borracha, haste de socamento de aço carbono, lisa, com diâmetro de 16 mm e comprimento entre 600 e 800 mm e régua metálica com espessura de 5 mm, com bordas retas, largura de 50 mm e comprimento de pelo menos 100 mm maior que o diâmetro do recipiente.

78 Tabela 19 – Medidas dos recipientes (ABNT NBR 9833, 2008)

Dimensão máxima característica do agregado "d" (mm) Capacidade mínima dos recipientes (dm3) Diâmetro interno dos recipientes (mm) Altura interna dos recipientes (mm) d≤ 38 7,5 200 240 38 < d ≤ 50 15 260 283 50 < d ≤ 75 30 360 295 75 < d ≤ 152 90 450 566

O concreto deve ser colocado no recipiente em camadas, 3 camadas iguais, aplicando 25 golpes em cada uma, com a haste de aço carbono, tal que a haste não penetre mais do que 25 mm na camada anteriormente adensada. Golpear suavemente com o martelo de borracha várias vezes as paredes externas do recipiente, na altura correspondente a cada camada adensada, até que não observem, na superfície do concreto, marcas deixadas pela haste de adensamento. Após adensamento, rasar a superfície com a régua metálica em movimentos de vai-e-vem. Terminado o rasamento, limpar a superfície externa do recipiente e determinar a sua massa, com precisão de 50 g (ABNT NBR 9833, 2008).

Figura 24 – Ensaio de massa específica pelo método gravimétrico. Ilustração do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP

A massa específica ou densidade aparente do concreto fresco é obtida a partir da Equação (9) abaixo.

γcf = (m – mr / vr) (Equação 9)

Onde:

γcf = massa específica aparente do concreto fresco, em kg/m 3

79 m = massa do recipiente com o concreto, kg;

mr = massa do recipiente vazio, em kg;

vr = volume do recipiente, em dm

3 ;

Além da densidade de massa específica, por este ensaio, pode-se obter o rendimento, o consumo de cimento, volume total dos componentes da betonada, índice de ar e teor de ar.

O rendimento do concreto no traço é calculado pela Equação (10). Re = (mc + mf + ma) / γcf (Equação 10)

Onde:

R = rendimento, expresso em metros cúbico (m3); mc = é a massa do cimento da betonada (kg);

mf = é a massa total de agregado miúdo da betonada, na condição de umidade em que

foi utilizados para o preparo do concreto (kg);

mg = é a massa total de agregado graúdo da betonada, na condição de umidade em que

foi utilizado para o preparo do concreto (kg);

ma = é a massa de água adicionada na betonada (kg).

O consumo de cimento do traço pelo método gravimétrico é obtido pela Equação (11). C = mc / R (Equação 11)

Onde:

C = é o consumo de cimento do concreto (kg/m3); mc = é a massa de cimento da betonada (kg);

R = rendimento do concreto (m3);

O volume teórico total dos componentes da betonada é obtido pela Equação (12). Vt = mc / ƿc + mf / ƿf + mg / ƿg +ma / ƿa (Equação 12)

Onde:

Vt = volume total dos componentes da betonada (m 3

); ƿc = é a massa específica do cimento (kg/m3);

ƿf = é a massa específica do agregado miúdo (kg/m 3

); ƿg = é a massa específica do agregado graúdo (kg/m

3

);

ƿa = é a massa específica da água, que deve ser adotada como sendo igual a 1000

kg/m3;

80

O índice de ar é calculado pela Equação (13).

Ia = R / Vt (Equação 13)

Onde:

Ia = é o índice de ar presente na mistura (%);

Vt = é o volume total dos componentes da betonada (m 3

); R = é p rendimento (m3).

O teor de ar pelo método gravimétrico é calculado pela Equação (14). A = (1-1/Ia)*100 (Equação 14)

Onde:

A = é o teor de ar do concreto fresco (%); Ia = é o índice de ar presente na mistura.

3.6.1.4 Compactabilidade

A compactabilidade mede o grau de compactação alcançado por uma mistura de concreto fresco quando é submetida a um esforço padrão de vibração ou deslocamento.

Em caso de concretos auto-adensáveis, a compactabilidade é uma propriedade que deve ser alcançada sem vibração, mediante deslocamento controlado em diversos tipos de equipamento, como tem sido amplamente divulgado pela literatura especializada.

No caso de concretos com consistência medianamente plástica até fluida, um dos métodos para avaliar essa propriedade em laboratório foi proposto e desenvolvido por meio do aparelho de Glanville (apresentado na Figura 25), e que consiste em dois reservatórios tronco- cônicos com portinholas na base e colocados um sobre o outro e uma fôrma cilíndrica de 150 por 300 mm colocada abaixo desses reservatórios. O reservatório superior, que é maior do que o inferior, é preenchido com o concreto e nivelado sem compactação. Ao abrir a portinhola na parte inferior do reservatório, o concreto cai por gravidade no reservatório inferior que, por sua vez, transborda. Fazendo com que uma parte de concreto seja obtida em estado padrão de adensamento, sem influência do fator humano. A portinhola do reservatório inferior é aberta, e o concreto cai no cilindro. O excesso de material é removido, e a massa do concreto, no cilindro de volume conhecido, é determinada, a partir desses valores. O grau de compacidade, denominado fator de compactação, é medido pelo fator de massa específica, isto é, a relação entre massa especifica determinada no ensaio e a massa específica do mesmo concreto em condições ideais de adensamento total (MEHTA; MONTEIRO, 2008). Este método foi

81 originalmente normalizado em alguns países, como na Inglaterra, pela BS 1881-103 (1993) – Testing Concrete Method for determination of Compactability Factor, mas atualmente foi cancelad0.

Na pesquisa bibliográfica para este trabalho constatou-se que a citada norma foi substituída pela BS-EN 12350-4:2008 – Testing fresh concrete – Part 4: Degree of Compactability. Por se tratar de método de determinação mais fácil em campo, foi então testado de forma inédita, no programa experimental desta pesquisa, conforme Capítulos 4 e 5.

Figura 25 – Aparelho de Glanville para medida de fator de compactação do concreto fresco, pela norma extinta, BS 1881-103:1993 – Testing Concrete Method for Determination of Compactability

Factor (MEHTA e MONTEIRO, 2008)

A norma inglesa BS-EN 12350-4 (2008) – Testing fresh concrete – Part 4: Degree of Compactability, normalizou outra forma de ensaio para medir a compactabilidade do concreto fresco, que pode ser usada em campo e foi testada nesta pesquisa, em caráter inédito, pois se trata de método novo e ainda pouco discutido em artigos técnicos.

Este método não pode ser aplicado em concretos com agregados de dimensão máxima superior a 63 mm. O ensaio consiste num recipiente prismático de metal, com base quadrada de lado igual a 200 mm ± 2 mm e altura de aproximadamente 400 mm ± 2 mm. Deve-se encher o recipiente por meio de colher apropriada, inclinando-a dentro do recipiente, em camadas iguais espalhando o concreto por todos os quatro lados do recipiente, sem adensá-lo. Após o enchimento do recipiente deve ser feito o rasamento das bordas superiores com régua metálica de comprimento maior do que 200 mm, em movimentos de vai-e-vem. Após o rasamento, realiza-se a limpeza das bordas superiores e se introduz o vibrador de imersão (120 Hz) ou

82 coloca o recipiente sobre mesa vibratória (40 Hz), tomando cuidado para evitar perda de concreto através de espirros ou na vibração com imersão, em caso de ar incorporado. Quando a superfície do concreto ficar brilhosa e/ou cristalina (aproximadamente 2 min) retira-se o vibrador ou desliga-se a mesa vibratória e mede-se a profundidade que o concreto compactou quatro pontos centrais de cada face do recipiente, ou seja, mede-se o quanto a sua superfície desceu, em relação à borda original do recipiente. O índice de compactabilidade é calculado em função da altura do recipiente e da altura de compactação, de acordo com a Equação 15.

I.C = h / (h-s) (Equação 15)

I.C = Índice de compactabilidade; h = altura do recipiente (cm); s = altura compactada (cm).

Se o índice de compactabilidade for inferior a 1,04 ou superior a 1,46, o concreto tem uma consistência inapropriada.