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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE LAVRAS ENSAIO DE COMPRESSÃO E RESISTÊNCIA DO CONCRETO E A INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA E DAS COMPOSIÇÕES DA RESISTÊNCOA FINAL DO CONCRETO LAVRAS-MG 2024 2 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE LAVRAS ENSAIO DE COMPRESSÃO E RESISTÊNCIA DO CONCRETO E A INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA E DAS COMPOSIÇÕES DA RESISTÊNCOA FINAL DO CONCRETO Trabalho de Materiais de Construção Civil I, apresentado para o professor Geovane Junqueira Alves. Integrantes: Ana Paula de Oliveira Sandy Ane Karoline Aparecida Silva João Pedro Lucas Júnior de Souza Luciano Henrique de Souza LAVRAS-MG 2024 3 SÚMARIO Resumo.......................................................................................................................4 Introdução....................................................................................................................5 Materiais utilizados.....................................................................................................6 Descrição experimental e procedimentos.....................................................................7 Memorial de cálculo.....................................................................................................9 Conclusões...................................................................................................................13 Revisão bibliográfica...................................................................................................14 Referências bibliográficas............................................................................................17 Anexos........................................................................................................................18 4 RESUMO Em síntese, o presente trabalho referente ao procedimento de teste de resistência do concreto ao sofrer ação de compressão, foi realizado no dia 08 de novembro de 2024, após 28 dias do Corpo de Prova ser produzido (dia 11 de outubro de 2024). Para essa experiência foram utilizadas 12 amostras; em que em 6 amostras pertencentes ao grupo 1, com brita 0; e 6 amostras pertencentes ao grupo 2, com brita 1; contendo em cada grupo, 3 amostras com quantidade de água superior as outras 3 (1800 ml). Essa prática foi relevante para que os alunos presenciassem as diferentes influências da quantidade em relação a água/cimento, e aos diferentes tipos de britas utilizadas, isto é, dos materiais aplicados em cada tipo de amostra foram visualizados resultados distintos. O grupo 1, assim como no grupo 2, os protótipos que receberam menos quantidade de água (1200 ml) que as demais amostragem, resultaram em uma resistência maior após serem submetidas à Prensa Hidráulica. 5 INTRODUÇÃO O concreto é um dos materiais mais presentes na construção civil, sendo ele presente em edificações, pontes, fundações e diversas outras estruturas. Com isso o ensaio de compressão é um dos testes mais utilizados e importantes a ser feito para avaliar a resistência final do concreto e sua qualidade. Estes ensaios são feitos através de uma prensa hidráulica para indicar sua resistência a compressão, que está diretamente ligado a estabilidade e segurança da estrutura. É extremamente importante realizar o ensaio para garantir um controle de qualidade bom, ter um bom dimensionamento estrutural, evitar problemas futuros e otimizar custos. Os ensaios consistem em submeter um corpo de prova cilíndrico de concreto a uma carga axial crescente até seu rompimento, conseguindo medir a força que será necessária para causar a ruptura. A resistência a compressão é calculada dividindo a carga máxima aplicada pela área da seção transversal do corpo de prova. • A Influência da granulometria e das composições: A granulometria dos agregados (areia e pedrisco), tem uma grande influência na resistência do concreto, uma granulometria bem graduada proporciona um melhor empacotamento dos agregados, fazendo reduzir o uso de pasta de cimento que é necessário para se preencher os vazios. É diretamente ligado também a Resistência a compressão, menor retração, e uma maior durabilidade. As proporções de cimento, água, agregados e aditivos, ou seja, suas composições, também tem influência na resistência. É necessário realizar a mistura correta de todos os componentes para se ter um bom resultado no concreto. Os principais fatores são: Relação água/cimento, tipo de cimento, tipo de agregado e aditivos adicionados. Um projeto de um concreto bem elaborado deve ser considerado todos estes aspectos para garantir eficácia da estrutura e ter uma edificação atendendo todos os quesitos definidos pelas normas técnicas. Neste relatório iremos mostrar como a influência granulométrica influenciou nos resultados obtidos através deste experimento e quais foram as conclusões sobre este experimento. 6 MATERIAIS UTILIZADOS • Na aula prática do dia 08/11 foram utilizados os seguintes materiais. - Prensa (1 uni); - Tampão Neoprene (2 uni) ; - Corpos de prova (6 uni); - Vassoura pequena (1 uni). 7 DESCRIÇÃO EXPERIMENTAL E PROCEDIMENTOS O objetivo deste experimento foi investigar a resistência mecânica dos corpos de provas fabricados há 22 dias atrás no laboratório materiais de construção civil. Sendo assim, o procedimento começa com a retirada do corpo de prova, do tanque de água 24h00 antes do procedimento, após a retirada são realocados em uma estufa artificial com temperatura entre 150 e 110°C o tempo de seca é relativo, seca mais rápidas maiores temperaturas, seca mais prolongadas menores temperatura. Após esse procedimento, e o corpo de prova completamente seco dá-se início aos testes. Foram utilizados seis corpos de prova três seguindo os padrões e normas estabelecidas, e três foram adicionados na fabricação mais água em sua composição para que pudesse ser analisado a ação de maior volume de água na resistência do corpo de prova. A partir disso, deve-se pegar um dos corpos de prova e encaixar em suas duas extremidades os tampões Neoprene que servem para compensar pequenas irregularidades na superfície dos corpos de prova, garantindo uma boa dispersão , mais uniforme da carga durante o ensaio, serve também para evitar concentração de tensões pois ele distribui a carga de forma mais regular, e ele tira o foco de um ponto centralizado e transfere para superfície por inteira, nessa via foi utilizado um no tamanho de 10 cm para o experimento. Logo após, feito o encaixe no corpo de prova, deve transferi-lo para a prensa, uma ferramenta importantíssima para garantir a qualidade e a segurança das estruturas de concreto, através da prensa é possível avaliar a resistência de material, mas antes de colocar o corpo de prova certifique-se que o local na prensa esteja limpo e sem irregularidades. Mediante isto, pode posicionar o corpo de prova na prensa, voltear alavanca superior da prensa para pressionar a superfície do corpo de prova, após isto executado, parte-se para programação do equipamento primeiro aperte-se o botão open/close, depois informar o número de corpos de prova, após informar o diâmetro e dimensões do ensaio assim pressione o botão “enter” e feche o alívio de pressão. A partir disto, direcione-se a alavanca rotativa no painel principal para o controle de vazão, para controlar a velocidade do teste de acordo com as regras pré-estabelecidas. Em consideração disso, vai se controlando a vazão lentamente para que a carga seja adicionada poucoa pouco sobre o corpo de prova até que ele se rompa, a ruptura se dá quando no painel aparecer um valor negativo, isso significa que seu corpo de prova rompeu desligue a prensa imediatamente, e lá ficará descrito a carga máxima suportada. Portanto, esse processo foi efetuado seis vezes no grupo um e seis vezes no grupo dois, lembrando que a fabricação dos corpos de prova tanto no grupo um quanto no grupo dois foram parcialmente iguais, o que diferencia é só a brita utilizada, o restante foi o mesmo procedimento. Em vista disso, nota-se uma diferença nas médias das resistências em cada grupo, significativa provando que a Brita utilizada e a água em quantidade excessiva pode sim mudar completamente a sua granulometria de um corpo de prova prejudicando sua 8 resistência, com isso conclui-se que os testes de corpos de prova são, sim de extrema importância e de uso essencial em obras. 9 MEMORIAL DE CÁLCULOS 1. Força de cada corpo de prova em kiloNewton do grupo 1 e 2 presentes nos laboratórios. • GRUPO 1: Corpos feitos com a brita zero, sendo três com quantidade menor de água e os três últimos com maior quantidade de água. CORPO 1: 152,46 kN; CORPO 2: 156,6 kN; CORPO 3: 149,27 kN; CORPO 4: 71,19 kN; CORPO 5: 79,83 kN; CORPO 6: 68,13 kN. • GRUPO 2: Corpos feito com brita um, sendo três com quantidade menor de água e os três últimos com maior quantidade de água. CORPO 1: 89,38 kN; CORPO 2: 110,73 kN; CORPO 3: 104,88 kN; CORPO 4: 65,85 kN; CORPO 5: 72,45 kN; CORPO 6: 61,45 kN. 2. Cálculo da área da base dos corpos de prova usados: 10 • Dimensões do corpo de prova: Altura: 20cm; Diâmetro: 10cm. • Cálculo da área: 3. Cálculo das tensões: • Resistência em MPa dos corpos de prova do grupo 1: Corpos feitos com menor quantidade de água: Corpos feitos com maior quantidade de água: 11 • Resistência em MPa dos corpos de prova do grupo 2: Corpos feitos com menor quantidade de água: Corpos feitos com maior quantidade de água: 4. Média das resistências em cada grupo: GRUPO 1: Corpos feitos com menor quantidade de água: 19,45 MPa Corpos feitos com maior quantidade de água: 9,30 MPa Média de todos os corpos: 14,38 MPa GRUPO 2: Corpos feitos com menor quantidade de água: 13,73 MPa Corpos feitos com maior quantidade de água: 8,48 MPa Média de todos os corpos: 10,58 MPa 12 *Corpo 1 do grupo dois foi desconsiderado na média, pois não apresentava boa estabilidade e estava muito poroso ao comparar com os demais. 13 CONCLUSÃO Por consequência da diferença de quantidade de água, obtiveram-se resistências diferentes, ressaltando que foram utilizadas, nos dois grupos, das 6 amostras, os três primeiros moldes 1200 ml e nos três últimos 1800 ml de água, diferenciando apenas o tipo de brita utilizada em ambos. A relação do fator água/cimento é regulamentada pela ABNT NBR 12655:2015, compreende-se a importância da dosagem correta, em que são inversamente proporcionais a resistência do concreto. 14 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 1.1. O QUE É ENSAIO DE COMPRESSÃO? O ensaio de compressão é um método muito utilizado no meio da construção civil para obter a resistência em que o concreto apresenta, ou seja, em uma obra não especifica retira-se uma amostragem do concreto, e ela é levada para um laboratório onde será colocada em uma prensa que será comprimido até a sua ruptura, em seguida a prensa apresentara no visor a força feita até a sua ruptura. O ensaio é feito pela por duas placas de borracha dentro do prato de ferro que são chamadas de tampão de Neoprene, elas são encaixadas no corpo de prova que é colocado dentro da prensa. Em seguida é iniciado o ensaio em si, a máquina começa a aplicar forças graduadas sobre o corpo, e por fim é mostrado em seu visor a maior força aplicada antes da ruptura. Este método apresenta diversas propriedades do concreto como limite a resistência de compressão, modulo de elasticidade, deformação plástica e elástica e o seu comportamento pós-falha. Fig. 1: https://biopdi.com.br/artigos/ensaio-de-compressao 1.2. INFLUÊNCIA DA GRANULOMETRIA NA RUPTURA DO CORPO DE PROVA A granulometria do utilizada para compor o corpo de prova tem uma grande influência na resistência final em que ele resistirá, tendo em vista que ao utilizar um agregado dimensão maior o concreto tende a ser mais poroso, pois ao unir os grãos sobraram vãos vazios de água, que posteriormente quando secos serão transformados em vazios de ar. Essa comparação é feita diretamente entre a brita 0 e a brita 1, sabendo que possuem dimensões de 4,8mm a 9,5mm e de 9,5mm a 19mm, respectivamente, como pode ser notado que quanto maior a granulometria, maior será os vazios, ocasionando a diminuição da resistência do corpo. https://biopdi.com.br/artigos/ensaio-de-compressao 15 “Para o ensaio de compressão axial, observou-se que, os corpos de prova 1 e 2 que continham em sua composição brita 1, atingiram uma tensão máxima de 3.3 Mpa e de 2.8 Mpa. Já os corpos de prova 1 e 2 que continham em sua composição brita 0, atingiram uma tensão máxima de 2.2 MPa e 7.1 MPa respectivamente [...].” (SOUSA, 2017) Fig. 2: https://anais.unipam.edu.br/index.php/cenar/article/download/2902/223/10206 1.3. INFLUÊNCIA DA ÁGUA NA RUPTURA DO CORPO DE PROVA A quantidade de água é muito importante quando é feito o concreto, ela influência de forma direta a resistência e qualidade do corpo de prova após a sua cura de 28 dias, quando a quantidade de água é maior que o adequado o corpo de prova será poroso e permeável que, consequentemente, a sua resistência será menor. Pelo contrário quando há falta de água faz com que o concreto fique desidratado e não tenha todas as reações necessárias para que atinja a sua resistência necessária. “Tanto a falta quanto o excesso de água podem afetar negativamente a qualidade dos resultados — entregando um concreto de baixa qualidade e não muito confiável.” (TECNOMOR, 2024) Para que essa relação seja adequada e com a dosagem correta, há um fator chamado “água/cimento”, que serve para definir a quantidade correta de água em relação ao cimento para o concreto, garantindo sua resistência e qualidade final. https://anais.unipam.edu.br/index.php/cenar/article/download/2902/223/10206 16 1.4. TIPOS DE FISSURAS NO CORPO DE PROVA APÓS A RUPTURA Por conta da força aplicada pela prensa, antes de atingir 50% da sua resistência final o corpo já começa a se romper dando origem as fissuras e tricas, elas podem se apresentar em diferentes tipos, como representa a tabela abaixo. Fig. 3: https://aquarius.ime.eb.br/~moniz/matconst2/conc11.pdf Com todo o ensaio de compressão no final dele é importante ter atenção com a análise dos corpos de como ele foi cisalhado, a forma da ruptura descreve muito sobre o concreto, a sua resistência e a forma em que o corpo foi feito. A seguir descreve-se sobre os quatro tipos mais conhecidos de rupturas: • Ruptura cônica A ruptura tem formato parecido com uma ampulheta onde a ruptura acontece nas laterais do meio do corpo e elas vão se desprendendo, esse tipo é o mais confiável em que um corpo pode se deformar e trazendo resistência para onde o concreto será utilizado. • Ruptura cisalhada lateral Neste tipo, é observadouma trinca cisalhada na diagonal do corpo em relação a força aplicada pela prensa, esta ruptura é considerada em que o concreto é aceitável para a estrutura em que será aplicado. • Ruptura colunar Esse tipo de ruptura apresenta uma trica do topo a base do corpo de prova, demonstrando em que este corpo pode obter um concreto desfavorável para a construção, com qualidade e resistência inferior em relação aos apresentados acima. • Ruptura de topo ou de pé Considerado uma ruptura irregular é quando a base ou o topo do corpo “abrem” e o corpo vai se desfazendo pelas pontas, isto pode ocorrer pela má composição dos agregados ou pela exsudação que é a presença de muita água no concreto. 17 REFERÊNCIAS • RESENDE, Carlos. A forma do rompimento do CP é importante? Rio de Janeiro, RJ, 2010. Clube do Concreto .: A forma de rompimento do CP é importante? • Biopdi. Ensaio de Compressão: Definição, Importância e Aplicações. São Carlos-SP, 2023. Ensaio de compressão | Ensaio de resistência a compressão • BRUCK, Alexandre. Ensaio de Compressão: como funciona e principais problemas. São Paulo, outubro 27, 2021. Ensaio de Compressão: como funciona e principais problemas - c2Lab • TECNOMOR. Relação água/cimento: o que é e como afeta a qualidade final do concreto, Santa Catarina, 2024. Relação água/cimento: o que é e como afeta a qualidade final do concreto - Tecnomor • APL Engenharia. Resistência do concreto: entenda a importância da realização de testes. Montes Claros-MG,2019. Resistência do concreto: entenda a importância da realização de testes ⋆ APL - Engenharia Geotécncia, de Fundações e Concreto http://www.clubedoconcreto.com.br/2017/07/a-forma-de-rompimento-do-cp-e-importante.html https://biopdi.com.br/artigos/ensaio-de-compressao/ https://c2lab.com.br/blog-ensaio-de-compressao/ https://c2lab.com.br/blog-ensaio-de-compressao/ https://tecnomor.com.br/relacao-agua-cimento-o-que-e/ https://tecnomor.com.br/relacao-agua-cimento-o-que-e/ https://blog.apl.eng.br/resistencia-do-concreto-entenda-a-importancia-da-realizacao-de-testes/ https://blog.apl.eng.br/resistencia-do-concreto-entenda-a-importancia-da-realizacao-de-testes/ https://blog.apl.eng.br/resistencia-do-concreto-entenda-a-importancia-da-realizacao-de-testes/ 18 ANEXOS • Os 3 com menos adição de água; • Os 3 com mais adição de água; • Prensa de rompimento de corpo de prova: É um equipamento utilizado em laboratórios, principalmente em áreas como engenharia civil e materiais, para determinar a resistência mecânica de diversos materiais. Essa resistência é medida submetendo um pequeno pedaço do material, o corpo de prova, a uma força crescente até que ele se rompa. Através da força aplicada no momento da ruptura e das dimensões do corpo de prova, é possível calcular a resistência do material; 19 • Corpo de prova na prensa; • Higienização pós experimento 20 • Um tampão de Neoprene, no contexto de ensaios de corpo de prova, é um disco circular fabricado com o material Neoprene. O Neoprene é um tipo de borracha sintética conhecida por sua resistência, flexibilidade e capacidade de amortecer impactos. 21 • Manual para o manuseio da prensa 22