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Universidade Federal de Goiás

Campus Catalão – CAC

Departamento de Engenharia Civil – DEC

Materiais de Construção Civil II

Prof. MSc. Ricardo Cruvinel Dornelas

Relatório 2

Rompimento dos corpos de Prova; Determinação da Finura do

Cimento; Granulometria e Inchamento da Areia.

Relatório Prático da disciplina: Materiais de Construção Civil II

Período de referência: 5º Período

Alunos:

Alessandro Martins Machado Rosa 081652

Ana Clara Rezende Nascimento 081654

Denise Oliveira Costa Lima 081660

Marcos José Borges 084225

Catalão,

junho, 2010.

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Sumário

1. Introdução 04

2. Objetivo 07

3. Metodologia 07

4. Procedimentos Experimentais 08

4.1 Rompimento dos Corpos de Prova 08

4.2 Ensaio Granulométrico 09

4.3 Determinação da Finura do Cimento 10

4.4 Inchamento da areia 12

5. Resultados e Discussões 13

5.1 Obtenção da Resistência do Concreto 13

5.2 Medições dos Corpos de Prova 13

5.3 Rompimento dos Corpos de Prova aos 28 Dias 14

5.4 Cálculo da Resistência do Concreto 15

5.5 Índice de Finura do Cimento 15

5.6 Granulometria da Areia 16

6. Considerações Finais 17

7. Referências Bibliográficas 18

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Lista de Figuras

Figura 01 – Medição dos diâmetros dos corpos-de-prova 08

Figura 02 – Valor da carga de rompimento do concreto 09

Figura 03 – Pesagem da areia para ensaio de granulometria 09

Figura 04 – Peneiramento do agregado para ensaio de granulometria 10

Figura 05 – Permeabilímetro de Blame 11

Figura 06 – Inchamento da areia - pesagem 12

Figura 07 - Inchamento da areia – amassamento do agregado 12

Lista de Tabelas

Tabela 01 – Cargas dos corpos-de-prova rompidos aos 7 dias 13

Tabela 02 – Medidas dos diâmetros dos corpos de prova do traço 1:3,5 13

Tabela 03 - Medidas dos diâmetros dos corpos de prova do traço 1:5,0 13

Tabela 04 - Medidas dos diâmetros dos corpos de prova do traço 1:6,5 14

Tabela 05 - Medidas dos comprimentos dos corpos-de-prova 14

Tabela 06 - Medidas das áreas de cada corpo-de-prova 14

Tabela 07 - Medidas das massas de cada corpo-de-prova 14

Tabela 08 - Carga de rompimento dos corpos-de-prova 15

Tabela 09 - Valor da resistência em MPa atingida pelo concreto 15

Tabela 10 - Relação das porcentagens retidas acumuladas da areia 16

Lista de Gráficos

Gráfico 01 – Curva Granulométrica da Areia 16

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1. Introdução

Os ensaios de corpos-de-prova são de extrema importância para que se

saiba a resistência do concreto numa determinada idade, este concreto é feito a

partir de um estudo de dosagem onde se procura melhor aproveitar os materiais a

fim de obter um resultado final econômico, prático e funcional que atenda as

especificações necessárias.

O ensaio de compressão é o mais indicado para avaliar essas

características, principalmente quando se trata de materiais frágeis, como ferro

fundido, madeira, pedra e concreto. É também recomendado para produtos

acabados, como molas e tubos. Porém, não se costuma utilizar ensaios de

compressão para os metais.

A compressão é um esforço axial, que tende a provocar um encurtamento do

corpo submetido a este esforço. Nos ensaios de compressão, os corpos de prova

são submetidos a uma força axial para dentro, distribuída de modo uniforme em

toda a seção transversal do corpo de prova.

Do mesmo modo que o ensaio de tração, o ensaio de compressão pode ser

executado na máquina universal de ensaios, com a adaptação de duas placas

lisas - uma fixa e outra móvel. É entre elas que o corpo de prova é apoiado e

mantido firme durante a compressão. As relações que valem para a tração valem

também para a compressão. Isso significa que um corpo submetido a compressão

também sofre uma deformação elástica e a seguir uma deformação plástica. Na

fase de deformação elástica, o corpo volta ao tamanho original quando se retira a

carga de compressão.

Na fase de deformação plástica, o corpo retém uma deformação residual

depois de ser descarregado.

Nos ensaios de compressão, a lei de Hooke também vale para a fase

elástica da deformação, e é possível determinar o módulo de elasticidade para

diferentes materiais.

Os corpos-de-prova cilíndricos destinados ao ensaio de compressão

simples, são moldados conforme as prescrições da norma brasileira NBR – 5738.

Esta norma estabelece que os corpos devem ser moldados em duas camadas

distribuídas uniformemente dentro das fôrmas, em seguida é necessário o

adensamento dessas camadas, para isto é utilizada uma haste de socamento,

cada camada recebe 25 golpes.

Após moldados, os corpos-de-prova devem ser colocados em uma câmara

úmida e lá mantidos pelo período de tempo especificado para a cura antes do

ensaio. No caso de corpos-de-prova reservados para a dosagem de solo-cimento,

este período é fixo e igual a sete dias, enquanto, para controle da obra ou

qualquer outra destinação, pode ser estabelecido de acordo com as necessidades

do serviço.

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Imediatamente antes do ensaio de compressão simples, os corpos-de-prova

devem ser retirados do tanque, superficialmente secos com o auxílio de um tecido

absorvente, e devem ter diâmetro e altura medidos com precisão de,

respectivamente, 0,1 mm e 1 mm. No caso de corpos-de-prova capeados, a

medida da altura deve incluir o capeamento.

Antes do início do ensaio, as bases dos corpos-de-prova devem ser

verificadas quanto ao nivelamento e horizontalidade. Se necessário, devem ser

capeadas, obedecendo às prescrições do Método de Ensaio.

Na execução do ensaio devem ser obedecidas as seguintes etapas:

Colocar o corpo-de-prova sobre o prato inferior da prensa, de tal maneira

que o eixo vertical do corpo-de-prova se alinhe com o eixo vertical da máquina

que contém o eixo da rótula;

O carregamento deve ser então iniciado, dando-se continuamente e sem

choques durante todo o decorrer do ensaio. A movimentação da cabeça de carga

deve ser de aproximadamente 1 mm/min. O carregamento só deve cessar quando

o recuo do ponteiro de carregamento for cerca de 10% do valor da carga máxima

alcançada. A carga máxima alcançada deve ser anotada como a carga de ruptura

do corpo-de-prova com precisão de 50 N.

A tensão de ruptura à compressão é obtida dividindo a carga de ruptura pela

área da seção transversal do corpo-de-prova, devendo o resultado ser expresso

com aproximação de 0,01 MPa.

Granulometria, graduação ou composição granulométrica de um

agregado é a distribuição percentual dos seus diversos tamanhos de grãos,

considerando a quantidade de material, em massa, retido nas peneiras da série

normal (76; 38; 19; 9,5; 4,8; 2,4; 1,2; 0,6; 0,3; 0,15 mm), determinados de acordo

com a NBR 7217 (ABNT, 1987). Além da curva de composição granulométrica

são também definidos, no ensaio de granulometria, o módulo de finura e a

dimensão máxima (diâmetro máximo) do agregado. Definindo alguns ensaios dos

agregados tem-se também o ensaio de “Inchamento do agregado”, em que é

calculada o volume do agregado seco e depois acrescenta-se água e calcula seu

volume úmido, verificando a diferença de volumes, que define o inchamento.

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O módulo de finura corresponde ao valor resultante da soma da

percentagem retida acumulada nas peneiras da série normal citadas

anteriormente, divididas por 100. Quando se traça a curva de composição

granulométrica, o módulo de finura -porcentagem retida acumulada x malhas da

peneira da série normal- corresponde à área limitada pela curva e o eixo

horizontal (integral da curva granulométrica). O módulo de finura quantifica se o

agregado é mais grosso ou mais fino, sendo que quanto maior o módulo de finura

mais grosso é o agregado.

A dimensão máxima é a grandeza determinada a partir da distribuição

granulométrica, que corresponde à malha da maior peneira, em que fica retida

uma porcentagem de agregado igual ou inferior a 5%.

O índice de finura do cimento é o grau da porcentagem de grãos menores

que passam pela peneira 200. Significa que quanto mais finos tiver o cimento

melhor será melhor a sua reação e a resistência mecânica depois de pronto será

maior.

As Normas técnicas pertinentes para esse tipo de ensaio são:

MN 3432 – Cimento Portland – Determinação da finura por meio da peneira 75

mm (no200);

EB 22 – Peneiras para ensaio com telas de tecido metálico –

Especificação.

O ensaio consiste em pesar a amostra a ser ensaiada. Em seguida peneira-

se o cimento com um movimento suave de vaivém de 3 a 5 minutos, até que os

grãos mais finos passem quase que totalmente pelas malhas da tela. Depois

coloca-se a tampa e retira-se o fundo da peneira, desprendendo as partículas

aderidas à tela e parede com auxílio de golpes de bastão. É necessário limpar

toda a superfície inferior com um pincel e limpar o fundo com uma flanela.

Por fim, coloca-se a tampa e o fundo na peneira, e, mantendo-a ligeiramente

inclinada, realizar um movimento rápido de vaivém, girando o conjunto a 60° a

cada 10 segundos. Logo após, pesar todo o material contido no fundo da peneira,

com incerteza máxima de ± 0,01g.

O peneiramento deve ser continuado até que a massa de cimento, que

passa durante 1 minuto de peneiramento contínuo, seja inferior a 0,05g.

Então, pesa-se o material retido na peneira, com incerteza máxima de 0,01g e

calcula-se o índice de finura do cimento.

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2. Objetivo

Este relatório tem como objetivo descrever os ensaios realizados em

laboratório, verificando de acordo com os traços definidos, as resistências dos

concretos através do rompimento dos corpos de prova, se atingiu o fck

(resistência aos 28 dias) definido em projeto. Além de realizar ensaios de

qualidade dos agregados como a granulometria, inchamento e módulo de finura.

3. Metodologia

Para atingir o objetivo deste trabalho foram feitos alguns ensaios de

qualidade dos componentes do concreto em laboratório, baseado em normas

técnicas e as especificações de projeto. Os ensaios e os materiais utilizados

estão definidos abaixo:

3.1 Rompimento dos Corpos de Prova:

Balança BEL;

Paquímetro Starret 125 MEA;

Prensa. 3.2 Ensaio Granulométrico:

Balança BEL;

Recipientes de Alumínio;

Bateria de peneiras (malha 4,8 mm até 0,15 mm e fundo);

Escova de Aço. 3.3 Determinação da finura do cimento:

Pincel de cerdas macias;

Peneira de malha 0,075 mm;

Balança com respectivos pesos. 3.4 Inchamento da areia:

Régua rasadora;

Pá metálica;

Recipiente metálico em forma de paralelepípedo com dimensões conforme prescrito na NBR 7251;

Balança.

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4. Procedimentos Experimentais

4.1 Rompimento dos Corpos de Prova Dando prosseguimento á primeira visita ao laboratório de materiais de

construção civil na UFG em Goiânia, onde foi feito um estudo de dosagem e preparação de concreto além de moldagem dos corpos de provas, foi realizada uma segunda visita, esta com a finalidade de executar o ensaio de rompimento dos corpos de prova, anteriormente moldados.

Este ensaio é necessário para que se consiga determinar a resistência do concreto em suas primeiras idades, ou seja, aos 7 e aos 28 dias. Obteve-se então, a carga de rompimento referente ao vigésimo oitavo dia, para esta idade é esperado que a resistência tenha um aumento de 20% em relação á resistência obtida no mesmo ensaio ao sétimo dia.

Foram medidos os diâmetros e alturas em três alturas, de seis corpos de prova referentes aos traços utilizados. Dos valores obtidos calculou-se as médias das medidas de cada corpo-de-prova. Em seguida mediu-se as massas dos corpos de prova.

[Figura 1]: Medição dos diâmetros dos corpos-de-prova com o auxílio de um

paquímetro.

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Os corpos de prova devidamente capeados foram rompidos nas datas pré-estabelecidas, a idade é contada a partir do instante em que a água entra em contato com o cimento. Foi verificado o funcionamento da prensa, logo depois foi posicionado o eixo do corpo de prova centrado com o eixo de carregamento da máquina.

Iniciou-se o carregamento tendo-se como resultado da carga de ruptura, ou seja, o valor máximo expresso no relógio da prensa, conforme demonstrado na figura abaixo:

[Figura 2]: Valor da carga de rompimento mostrado no marcador da prensa após o

rompimento do corpo-de-prova.

4.2 Ensaio Granulométrico A amostra de areia ensaiada foi coletada na quantidade de 500 g, conforme

prescreve a NBR 7217.

[Figura 3]: Pesagem da areia, para o início do ensaio, quantidade de 500g conforme

a norma NBR 7217 – Granulometria.

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Reunidos todos os materiais, procedeu-se à execução do ensaio, montando-

se a bateria de peneiras:

[Figura 4]: Peneiramento do agregado para determinação da granulometria.

Peneiras (mm): 9,5; 6,3; 4,8; 2,4; 1,2; 0,6; 0,3; 0,15; prato.

A amostra, previamente seca ao ar, foi então peneirada de maneira

contínua, permitindo a separação dos diferentes tamanhos dos grãos do agregado. Em cada peneira o material retido foi, então, separado e pesado, anotando-se o valor na planilha de composição granulométrica. Os grãos de agregado miúdo que ficaram presos nas malhas das peneiras foram retirados através da passagem da escova de aço, de modo que nenhuma partícula fosse perdida.

Ao final do processo, com todos os valores dos pesos retidos em cada peneira, procede-se o cálculo da planilha de composição granulométrica, definindo-se os percentuais de material retido e retido acumulado.

O percentual retido acumulado em relação a cada peneira da série utilizada forneceu os dados para a definição da curva granulométrica do agregado miúdo em estudo. Também foram definidos o módulo de finura e o diâmetro máximo do agregado.

4.3 Determinação da Finura do Cimento A finura do cimento interfere nas características finais do concreto. O índice de finura exigido por norma é a quantidade de material que pode

ficar retido após o peneiramento na peneira fio 200, esse valor é de no máximo 12%. O ensaio foi feito seguindo a NBR 11579 - Cimento Portland - Determinação da finura por meio da peneira 75 micrômetros (número 200).

O cimento fabricado atualmente tem um elevado índice de finura cerca de 2 a 3%, pois o mercado exige um cimento que se hidrate rapidamente e isso acarreta uma liberação rápida de calor o que provoca diminuição da resistência.

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1º Peneiramento

Este foi o primeiro ensaio realizado, ele é simples e rápido. O cimento é

peneirado usando a peneira fio 200.

Utilizando 50g de cimento na execução do ensaio. A cada 60º são dados 25

golpes na peneira, somando um total de 150 golpes. A quantidade retida na

peneira foi maior que 6g, portanto o cimento foi reprovado.

2º Permeabilímetro de Blame

É colocada uma quantidade de cimento compactado no permeabilímetro, em

seguida este foi vedado com uma rolha envolvida com vaselina. Quanto mais

demora a passar o ar pelo aparelho, mais fino é o cimento.

onde : Sp = superfície específica;

T – tempo.

[Figura 5]: Permeabilímetro de Blame.

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4.4 Inchamento da areia Foi coletado material retirado de uma amostra de areia armazenada no

laboratório, de modo a garantir a manutenção das suas características originais. Depois de reunidos todos os materiais, foi executado o ensaio, com o auxílio

de uma pá metálica, foi feito o lançamento da areia no recipiente a uma de 12 cm. O lançamento foi realizado de forma a espalhar de maneira uniforme o material dentro do recipiente.

O processo repetiu-se até que todo o recipiente fosse preenchido. Fazendo uso de uma régua, fez-se o nivelamento da superfície de forma a deixá-la sobras em relação às bordas do recipiente. Esse processo foi realizado primeiramente para a areia seca e depois, de realizado o ensaio, para a areia úmida. A razão deste era verificar a diferença na massa da areia.

[Figura 6]: Pesagem do recipiente devidamente cheio de agregado miúdo.

[Figura 7]: Realização do ensaio de inchamento da areia. Processo de

movimentação do agregado para que a água adicionada fosse devidamente espalhada.

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5. Resultados e Discussões

5.1 Obtenção da Resistência do Concreto

Os ensaios para rompimento dos corpos de prova foram feitos seguindo a NBR 5739 – Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos.

Aos 7 dias foram rompidos 3 corpos de provas. Mas usaremos apenas as

cargas dos corpos de prova rompidos aos 28 dias para o cálculo da resistência.

Tabela 01: Carga dos corpos de prova rompido aos 7 dias.

Traço Tempo de cura Carga (Kg)

1:3,5 7 dias 19600

1:5,0 7 dias 13000

1:6,5 7 dias 7200

5.2 Medições dos Corpos de Prova

Para a medição dos corpos de prova usou-se um paquímetro. Para maior

precisão das medidas, cada corpo de prova foi medido 3 vezes (nas partes:

inferior, média, superior) e utilizamos a média dessas medidas para os cálculos.

É necessário as medidas para poder calcular a área dos corpos de prova

que será utilizada para obter a resistência do concreto.

As tabelas a seguir mostram a relação das medidas dos diâmetros e as

médias desses valores de cada corpo-de-prova para os três diferentes traços.

Tabela 02: Medidas dos diâmetros dos corpos de prova do traço 1:3,5

Traço 1:3,5 Corpo 01 Corpo 02

1º medida (cm) 10,38 10,09

2º medida (cm) 09,95 10,06

3º medida (cm) 10,02 10,02

Média dos Diâmetros 10,12 10,06

Tabela 03: Medidas dos diâmetros dos corpos de prova do traço 1:5

Traço 1:5 Corpo 01 Corpo 02

1º medida (cm) 10,05 9,930

2º medida (cm) 10,04 9,980

3º medida (cm) 10,07 10,04

Média dos Diâmetros 10,05 9,980

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Tabela 04: Medidas dos diâmetros dos corpos de prova do traço 1:6,5

Traço 1:6,5 Corpo 01 Corpo 02

1º medida (cm) 9,980 9,92

2º medida (cm) 9,990 9,92

3º medida (cm) 10,39 9,90

Média dos Diâmetros 10,09 9,91

Tabela 05: Medidas dos comprimentos dos corpos-de-prova de cada traço.

Traço Comprimento (cm)

Corpo 01 Corpo 02

Traço 1:3,5 20,33 20,32

Traço 1:5,0 20,40 20,43

Traço 1:6,5 20,24 20,23

Após todos os diâmetros e comprimentos medidos calculou-se a área de

cada seção, para que posteriormente fossem calculadas as resistências em MPa.

Tabela 06: Apresenta as respectivas áreas de cada corpo-de-prova.

Traço Área (m2)

Corpo 01 Corpo 02

Traço 1:3,5 80,44 79,49

Traço 1:5,0 79,33 78,23

Traço 1:6,5 79,96 77,13

Por fim, todos os corpos-de-prova foram pesados, a tabela a seguir mostra

todos os valores obtidos.

Tabela 07: Apresenta a massa obtida de cada corpo-de-prova.

Traço Massa (Kg)

Corpo 01 Corpo 02

Traço 1:3,5 3,647 3,685

Traço 1:5,0 3,681 3,585

Traço 1:6,5 3,520 3,477

5.3 Rompimento dos Corpos de Prova aos 28 Dias

A amostra de concreto foi capeada com enxofre e colocada em uma

prensa, onde recebeu uma carga gradual até atingir sua capacidade máxima,

esse valor é determinado a quando o concreto sofre rompimento por compressão.

Os corpos de prova foram rompidos aos 28 dias e a expectativa era de que a

resistência aumentasse 20% em relação aos corpos de prova rompidos as 7 dias.

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Tabela 08: Carga de rompimento dos corpos-de-prova.

Traço Carga (Kg)

Corpo 01 Corpo 02

Traço 1:3,5 21400 21300

Traço 1:5,0 14900 15700

Traço 1:6,5 8200 8800

5.4 Cálculo da Resistência do Concreto

Para o cálculo da resistência bastou apenas dividir a carga de rompimento

alcançada pela área da seção transversal do corpo de prova, assim tem-se o

valor em Kgf/cm², para obter o valor em MPa basta dividir por 10,1972.

Tabela 09: Valor da resistência em MPa atingida pelo concreto.

Traço Resistência (MPa)

Corpo 01 Corpo 02

1:3,5 27.24 27.12

1:5,0 18,97 19,99

1:6,5 10,44 11.20

Os valores de resistência foram baixos apesar de serem traços ricos em

cimento, isto pode ter ocasionado porque o agrego é de má qualidade, ou seja, é

possível que o agregado utilizado contenha muito pó, isto é ruim pois o traço

exige uma maior quantidade de água que por sua vez influencia na resistência do

concreto.

5.5 Índice de Finura do Cimento

O índice de finura do cimento é o grau da porcentagem de grãos menores

que passam pela peneira 200. Significa que quanto mais finos tiver o cimento

melhor será melhor a sua reação e a resistência mecânica depois de pronto será

maior. A finura do cimento interfere nas características finais do concreto.

O módulo de finura para o cimento utilizado foi de 2,14 e a dimensão

máxima característica do agregado foi 4,75.

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5.6 Granulometria da Areia

A granulometria da areia foi determinada a partir do peneiramento da

mesma.

Tabela 10: Relação das porcentagens retidas acumuladas da areia.

Abertura das Peneiras (mm)

Massas Retidas (g)

% Retida

Simples Acumulada

9,5 0 0 0

6,3 0,500 0,100 0,100

4,8 15,50 3,100 3,200

2,4 44,70 8,940 12,14

1,2 34,10 6,820 18,96

0,6 63,30 12,66 31,62

0,3 127,6 25,40 57,06

0,15 171,2 34,24 91,30

Prato 42,00 8,700 100,0

Totais 500,0 100,0 -

Gráfico 01: Curva Granulométrica da Areia

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6. Considerações Finais

As visitas ao laboratório foram de extrema importância para verificar

alguns conceitos aplicados aos diversos materiais utilizados na construção civil,

como a qualidade dos componentes do concreto, a resistência a compressão

entre outros.

Os ensaios realizados para definir as características dos materiais, de

acordo com as normas técnicas especificadas junto a sua execução se

mostraram eficazes, permitindo algumas observações:

No ensaio do rompimento dos corpos de prova verificou-se que no traço

definido como o mais rico (maior quantidade de cimento), a resistência aos 28

dias foi a maior do que as dos outros dois traços (tabela 09). Também pode-se

observar que as resistências obtidas nesses ensaios não atingiram as

esperadas, assim podendo afirmar que os agregados são de ma qualidade.

No ensaio de granulometria da areia através da bateria de peneiras

pode-se demonstrar a curva granulométrica (Gráfico 01) e também definir a

areia em fina, média ou grossa.

A determinação do modulo de finura do cimento define as características

do concreto na fase de endurecimento. Quanto mais fino é o cimento mais

rápido ele se hidrata, e libera maior quantidade de calor atingindo a resistência

final mais rápido.

O ensaio do Inchamento da areia é trabalhoso e permite verificar que o

peso da areia seca é maior que o peso da areia úmida, pois a água penetra

nos vazios e não interfere na massa dos agregados.

Todos os ensaios se fazem necessários na construção de uma estrutura,

pois uma vez que esses procedimentos não estejam dentro das normas

especificadas em projeto, sua estrutura estará comprometida podendo ocorrer

problemas posteriormente.

Portanto, a realização de ensaios em laboratórios na disciplina de

Materiais de Construção Civil II se faz necessária e satisfatória no mundo

construtivo.

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7. Referências Bibliográficas

[1] Bauer, L.A. Falcão. Materiais de Construção. Editora LTC. Volume 1.

Ano 2201. p 447.

[2] www.falcaobauer.com.br acessado em 04/06/2010 às 14:56 hrs.

[3] http://www.emic.com.br acessado em 09/06/2010 às 13:45 hrs.

[4] http://pt.wikipedia.org/wiki/Granulometria acessado em 10/06/2010

às 09:57 hrs.