Relatorio Composicao Do Betao.docx

INSTITUTO SUPERIOR DE TRANSPORTES E COMUNICAÇÕES

Licenciatura em Engenharia Civil e de Transportes Materiais de Construção

Composição do betão

Docente: Eng. Paulo Bassequete Discentes: Cândido Vilanculo Gerson Mussagy Nelson Amaral Stanley Nguenha

Maputo, Junho de 2012

Índice

CAPÍTULO 1 ............................................................................................................................................. 3 1. PREFÁCIO ........................................................................................................................................ 4 1.1 Nota de abertura....................................................................................................................... 4 1.2 Introdução ..................................................................................................................................... 6 CAPÍTULO 2 ............................................................................................................................................. 7 1.1 ENSAIO DE GRANULOMETRIA ....................................................................................................... 8 1.2 ENSAIO DE BARIDADE ................................................................................................................. 12 1.3 ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA ................................................................................................ 14 CAPÍTULO 3 ........................................................................................................................................... 16 1.1 Método de Faury......................................................................................................................... 17 1.2 Dosagem de Cimento Aconselhado ............................................................................................ 18 1.3 Água da amassadura ................................................................................................................... 18 1.4 Percentagens ideias .................................................................................................................... 19 1.5 Determinação do traço ............................................................................................................... 21 1.6 Pesos dos componentes que entram na mistura ....................................................................... 21 CAPÍTULO 4 ........................................................................................................................................... 22 Execução do fabrico do betão calculado .......................................................................................... 23 1.1.1 Ensaio de abaixamento de Abrams ......................................................................................... 23 1.2 Armazenamento do betão .......................................................................................................... 24 1.1.2 Ensaio de compressão.............................................................................................................. 25 CONCLUSÃO .......................................................................................................................................... 26 BIBLIOGRAFIA........................................................................................................................................ 27

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CAPÍTULO 1 PREFÁCIO 1.1 Nota de abertura 1.2 Introdução

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1. PREFÁCIO 1.1 Nota de abertura

O betão é um material constituído pela mistura devidamente proporcionada de pedras e areia, com um ligante hidráulico, água, e eventualmente adjuvantes. O ligante reagecom a água endurecendo, e a mistura adquire coesão e resistência que lhe permiteservir como material de construção. O betão é um material de construção de custo comparativamente reduzido cuja produção e uso tem vindo a crescer em todos os tipos de obras, a nível mundial. Mesmo em estruturas onde outros materiais de construção são usados como materiais estruturais, tais como o aço ou a madeira, o betão também pode ser imprescindível, por exemplo, nas fundações. As propriedades do betão endurecido são muito importantes e dependem de vários factores. Mas ao contrário da maior parte dos materiais estruturais, que são fornecidos pela fábrica já prontos a serem utilizados nas construções, a produção, transporte, colocação e compactação do betão são da responsabilidade dos técnicos de engenharia civil. É importante referir também que as propriedades do betão endurecido não são estáticas e vão evoluindo ao longo do tempo. Por exemplo, cerca de 50 a 60% da resistência final desenvolve-se nos primeiros 7 dias, 80 a 85% em 28dias, e mesmo ao fim de 30 anos de idade do betão, tem-se verificado aumentos mensuráveis de. O presente trabalho tem como objectivo elaborar o cálculo da composição de um betão C20/25, bem como a sua execução de fabrico e ensaio. Foram utilizados para o efeito três inertes diferentes: 

Areia



Inertes finos



Inertes grossos

Para a execução do mesmo foram realizados ensaios: 

Granulometria



Baridade



Absorção da água



Compressão aos 7 dias



Abaixamento do cone de Abrams

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Após a realização dos primeiros 3 ensaios, foi feito o cálculo da composição do betão. Em seguida o betão foi doseado, e fabricado, e depois colocado em 3 moldes para a execução do último ensaio.

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1.2 Introdução Segundo Vasconcellos (1997) dosear um betão é: É, no sentido mais lato da palavra, quantificar seus componentes de forma que após sua correcta execução (medição, mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura) e das reacções de hidratação da pasta de cimento e água, resulte um material pétreo que apresente propriedades (resistência mecânica, impermeabilidade e durabilidade) que o capacitem a constituir se em parte integrante e útil de uma peça isolada ou de uma estrutura. Após a execução dos ensaios de granulometria, baridade, absorção de água foi possivél apurar resultados que iriam ser responsáveis pelo bom doseamento do betão. Como dados adicionais, tivemos as massas volumicas, a trabalhabilidade desejada (tabela) assim como o metódo a usar (método de Faury).

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CAPÍTULO 2 ENSAIOS LABORATÓRIAIS I 1.1 Granulometria 1.2 Baridade 1.3 Absorção de água

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1.1 ENSAIO DE GRANULOMETRIA Título: Determinação da composição granulometrica dos inertes Objectivo: Sabe-se que granulometria: é a proporção relativa, em porcentagem, dos diferentes tamanhos dos grãos que constituem o agregado. A composição granulométrica tem grande influência nas propriedades futuras das argamassas e concretos. É determinada através de peneiramento, através de peneiras com determinada abertura constituindo uma série padrão. A granulometria determina, também, o diâmetro máximo do agregado, que é a abertura da peneira em que fica retida acumulada uma percentagem igual ou imediatamente inferior a 5%. Outro índice importante determinado pela granulometria é o módulo de finura, que é a soma das porcentagens retidas acumuladas divididas por 100. Este ensaio tem por objetivo, determinar a composição granulométrica do agregado miúdo, bem como conhecer o módulo de finura e a dimensão máxima característica do agregado.

Norma: NP 1379 (1976) Materiais/equipamentos usados Série de peneiros: 12,5/ 9,5/ 4,75/ 2,36/ 1,18/ 0,59/ 0,297/ 0.149/ 0,075 mm Balança Bandeja Escova Inerte fino 1500g Inerte grosso 3000g Areia 500g. EXECUÇÃO: De acordo com a norma NP 1379, procederam-se os seguintes passos: Reunidos todos os materiais, procedeu-se à execução do ensaio, montando-se a bateria de peneiras. 8|Página 27

A amostra foi peneirada através da bateria de peneiras, de maneira enérgica e contínua, permitindo a separação dos diferentes tamanhos de grãos do agregado. Em cada peneira o material retido foi separado e pesado, anotando-se o valor na planilha de composição granulométrica. Os grãos de agregado graúdo que porventura ficaram presos nas malhas das peneiras, foram retirados com a passagem da cerdas de aço da escova. Ao final do processo, com todos os valores dos pesos retidos em cada peneira, procedeu-se o cálculo da planilha de composição granulométrica, definindo-se os percentuais de material retido e retido acumulado.

Fig1: Pesagem dos inertes

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Fig 2: Agitação dos inertes O percentual retido acumulado em relação a cada peneira da série utilizada, forneceu os dados para a definição da curva granulométrica dos inertes em estudo. Também foi defindo o módulo de finura e o diâmetro máximo dos inertes, como mostra a Tabela 1 e Gráfico 1. Abertura da malha (mm)

Material retido no peneiro (g) Brita 1 Brita 2 Areia

25,40 19,1 12,7 9,52 4,76 2,38 1,19 0,595 0,297 0,149 0,075 Base Total

12,00 435,00 1048,00 5,00

1500,00

Percentagem acumulada Brita 1 0,00 0,00 0,80 29,80 99,67 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

Brita 2 0,00 5,23 77,57 98,47 99,87 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

Areia 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 13,80 56,00 92,60 98,20 99,00 100,00

157,00 2170 627,00 42,00 4,00

3000,00

69,00 211,00 183,00 28,00 4 5 500,00

Percentagem retida Brita 1 Brita 2 Areia 0,00 0,00 0,00 0,00 5,23 0,00 0,80 72,33 0,00 29,00 20,90 0,00 69,87 1,40 0,00 0,33 0,13 0,00 0,00 0,00 13,80 0,00 0,00 42,20 0,00 0,00 36,60 0,00 0,00 5,60 0,00 0,00 0,80 0,00 0,00 1,00 100,00 100,00 100,00

Percentagem que passa Brita 1 100,00 100,00 99,20 70,20 0,33 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Brita 2 100,00 94,77 22,43 1,53 0,13 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Tabela 1: Granulometria, cálculo das percentagens passadas

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Areia 100,00 100,00 100,00

Mistura 100,00 98,22 73,35

100,00 100,00 100,00 86,09 43,55 6,65 1,01 0,20 0,00

56,09 31,16 31,00 26,69 13,50 2,06 0,31 0,06

Mistura ajustada 100,00 98,38 75,82 64,41 52,10 52,00 44,77 22,65 3,46 0,52 0,11

Curva granulometrica dos inertes 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.06

0.18

0.54

1.62

Gráfico 1: Curva granulometrica dos inertes

11 | P á g i n a 2 7

4.86

14.58

Brita 1 Brita 2 Areia Mistura

1.2 ENSAIO DE BARIDADE Título: Determinação da Baridade do inerte. Objectivo: Este ensaio tem como objectivo, determinar massa por unidade de volume aparente de uma classe de inerte.

Norma: NP-955 (1973). Materiais/equipamentos usados: 

Molde



Água



Inertes (fino “2” e grosso “1”)



Placa de vidro



Alisador



Balança



Bandeja



Termómetro



Estufa.

Nota: Usamos um molde não designado pela Norma Portuguesa, porque para o molde aconselhavel (pela norma) a placa de vidro nao a fechava completamente. Execuçao Com o auxilio da balança: 1º. Pesou-se o molde seco e limpo Massa = 1,355Kg 2º. Pesou-se o molde + placa de vidro Massa =1,948Kg 3º. Pesou-se o molde + placa de vidro + água Massa = 2,961Kg Nota: Neste passo usou-se o burificador para retirar as bolhas da agua. 12 | P á g i n a 2 7

Com o auxilio do termómetro T º= 27ºC, e a massa volúmica da água a esta temperatura é =0,9963 kg/dm3 4º. Introduziu-se o inerte no molde ja seco, eseguida compactou-se batendo 30 vezes o molde contra o chão(pancadas) a uma altura aproximada de 2cm do chão. Molde+massa do inerte 1 = 2,699 Kg Molde+massa do inerte 2 = 2,758Kg Nota: Para certificar se que o volume ocupado pelo inerte fosse o mesmo que o da agua no molde, usou-se uma regua para retirar os excessos. Analise dos resultados M=massa M (molde) = 1,335Kg M (molde + placa de vidro) = 1,948Kg M (molde+agua+placa de vidro) = 2,961Kg Mv (agua) = 0,9963Kg/dm3 M (H2O) = 2,961Kg-1,948Kg = 1,013kg ρ=

M(H2O) 0,9963Kg 1,013Kg ⇒ = ⇒ V = 1.01676 dm3 V dm3 V

M (inerte) = M(molde + inerte) – M(molde seco e limpo) M (inerte1)= 2,699 Kg -1,335 Kg=1,334 Kg M (inerte2) = 2,758Kg-1,335Kg = 1,423Kg M(inerte)

B = V(molde)

1,423Kg

B1 = 1,01676 dm3 = 1,3995 𝐾𝑔/𝑑𝑚3 1,423Kg

B2=1,01676 dm3 = 1.3121Kg/d𝑚3

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1.3 ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA TITULO: Determinação da capacidade de absorção de água dos inertes. OBJECTIVO: Este ensaio quando procedido pode levar a uma melhor correção das amassaduras devida à humidade dentro do inerte

Norma: NP-954 (1973). MATERIAL UTILIZADO:     

Bandeja Balança Picnómetro moldes peneiros (4,75mm e 9mm)

PROCEDIMENOS DE EXECUÇÃO DO ENSAIO: 

Peneiramento de uma parte de inerte



Pesar o inerte



Imergir em moldes cheios de água



Manter na água por 24 horas;



Após a reritada da água, pesar os picnómetros com o inerte saturado



Limpar a superfície do inerte e pesar novamente



Determinar a absorção da água.

A

( M 2  M picnómetro)  ( M 1  M p ) M1  M p

Onde: M2- massa do inerte saturado seco M3- massa do inerte saturado Mp-massa do picnométro Para uma melhor interpretação dos resultados obtidos recorremos a construção de uma tabela:

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Inerte fino

Inerte grosso

1

1

Mp

158

158

M1 M2 M3 Absorção

431 825 1609 1.13

491 846 1632 1.29%

Picnómetro

Conclusão

A granulometria influencia sobre as propriedades do betão, particularmente no que se refere à compacidade e à trabalhabilidade (maior ou menor facilidade com que o betão é amassado, transportado, colocado, compactado e acabado e a menor ou maior facilidade de segregação durante essas operações). A baridade afecta a maneira do seu arranjo (compacidade).

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CAPÍTULO 3 CÁLCULO DA COMPOSIÇÃO DO BETÃO 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Metódo de Faury Cimento aconselhado Água da amassadura Percentagens ideiais Determinação do traço Pesos dos componentes que entram na mistura

16 | P á g i n a 2 7

1.1 Método de Faury Para o cálculo da composição do betão usamos o método de Faury, pois achamamos conviniente e é de facil conhecimento. O seguinte fluxograma apresenta o resumo acerca deste método.

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Foram nos passados os seguintes dados, acrescentando com alguns obtidos nas tabelas: Betão- B25 Massas volumicas:   

Britas (partículas saturadas com superfície seca)................2.700 Kg/dm3 Areia (partículas saturadas com superfície seca).................2.650 Kg/dm3 Cimento................................................................................3.100 Kg/dm3 Dosagem do cimento...................................................................10Kg/m3 Trabalhabilidade mole (abaixamento do Cone de Abrams de 5 a 10 cm) Aplicação em estruturas de betão armado Efeito de parede desprezado (R/D = 1)

1.2 Dosagem de Cimento Aconselhado

C aconselhado  

20.( f ck  10) 5

20.(25  10) 5

19.1

D

 388.05

≈388 Kg/m3 Dmáx=19.1

1.3 Água da amassadura Dosagem da água: Vágua= Ivazios-Vvazios Onde: Vágua- volume da água Ivázios-Índice de vazios Vvazios-Volume de vazios 𝐼𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠 =

𝐾 5

√𝐷

+

𝐾′ 𝑅 − 0.75 𝐷

Valores retirados do quadro 5.4 do A. S. Coutinho, página, Volume II Para Betão mole: Abaixamento do cone de Abrams – (4-15cm) 18 | P á g i n a 2 7

K=0.37 K’=0.003 R=25 D=25 A=30 B=2 𝐼𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠 =

0.37 5

√25.4

0.003

+ 25

−0.75

= 0,217 m3

25

Vvázios= 0.020 Vágua=0,206-0.020=0,197m3 197

Razão água/cimento: 388 = 0.5

1.4 Percentagens ideias Para o cálculo das percentagens ideiais é necessario traçar a curva de Faury. Para obte-la seguem se os seguintes procedimentos Volume dos componentes do betão em 1 m3 : 388 3100

Volume absoluto de Cimento=

= 0.125 𝑚3

Volume da água (arbitrado) =0.197 m3 Volume de vazios (arbitrado) = 0.020 m3 Volume total =0.125+0.197+0.020=0.342 m3 Volume absoluto de inerte em 1 m3 𝑐 + 𝑎 + 𝑚 + 𝑉𝑣 = 1 1.000-0.339=0.658 m3 Volume dos elementos sólidos 0.658+0.125=0.783 m3 Percentagem do cimento na totalidade dos elementos sólidos 0.125 × 100 = 16 % 0.783 Cálculo da ordenada do ponto de abcissa D/2=12.7 mm da curva de Faury

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5

𝑃𝐷/2 = 𝐴 + 17√𝐷 +

𝐵 𝑅 𝐷 − 0.75

5

𝑃𝐷/2 = 30 + 17√19.1 +

2 = 68.67 25 − 0.75 25

Apartir destes dados foi possível traçar a curva de Faury

Curva granulometrica dos inertes com a curva de Faury

Brita 1 Brita 2 Areia Curva de Faury Curva de Faury sem cimento 0.06

0.18

0.54

1.62

Percentagens iniciais Areia Brita 1 Brita 2

Mf D/d

0,31 0,35 0,34

Brita 1 6,29

Brita 2 7,04

Areia 2,61

Mistura 4,17

19,1/4,76 19,1/9,52 2,38/0,075 19,1/0,149

Tabela 2: Módulos de finura

Percentagens ideiais, após a correção Cimento..........................0.164 Areia...............................0.356 Brita 1...............................0.17 Brita 2...............................0.31

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4.86

14.58

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20

Cálculo do módulo de finura da mistura

𝑎 =𝐴+

𝐵 𝑅 𝐷 − 0,75

𝑎 = 30 + 25 25

2

≈38

−0,75

Curva granulometrica da mistura ajustada com a curva de Faury

0.06

0.18 0.54 Curva de Faury sem cimento

1.62 4.86 Curva de Faury com cimento

1.5 Determinação do traço 𝐶 𝐴𝑟 𝐵 𝐴𝑔 ; ; ; 𝐶 𝐶 𝐶 𝐶 1:1.6:2.2:0.5 Volume á encher Vcubo=153 =3375 cm3=0.0034 m3

1.6 Pesos dos componentes que entram na mistura Para 20 Kg de betão Cimento Areia Brita 1 Brita 2 Água

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3,770 6,031 2,934 5,351 1,914

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 14.58 Mistura-20 ajustada

CAPÍTULO 4 FABRICO DO BETÃO CALCULADO 1.1 Ensaios laboratóriais II 1.1.1 Ensaio de abaixamento de Abrams 1.1.2 Ensaio de compressão

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Execução do fabrico do betão calculado Após o doseamento das quantidades finais de material a utilizar, seguiram os seguintes passos para o seu fabrico: i) Preparação e disposição de todas as ferramentas necessárias (tabuleiro, pás, moldes, cone de Abrams, entre outras); ii) Pesagem das quantidades necessárias de britas, area, cimento e sua introdução dentro da tabuleiro; Procedeu-se a mistura (manual).

Fig 3: Mistura manual dos componentes.

1.1.1 Ensaio de abaixamento de Abrams O ensaio de abaixamento do cone de Abrams é um ensaio muito divulgado e o mais universalmente utilizado. Princípio de funcionamento: O betão fresco é compactado no interior de um molde com a forma tronco-cónica.Quando o cone é removido subindo-o, o abaixamento do betão estabelece a medidada sua consistência.Deve-se executar toda a operação, desde o início do enchimento até à remoção domolde, sem interrupção; não demorando mais de 150 segundos. Execução do ensaio: 23 | P á g i n a 2 7

Para este ensaio encheu-se o cone de Abrams com o nosso betão por três etapas distintas: 

Enchimento do cone até um terço da sua altura dando cerca de 25 pancadas com o pilão para compactar a amostra;



Enchimento do segundo terço do cone em altura, dando novamente 25 pancadas;



Enchimento da parcela restante até rasar o topo. Após isto, foi retirado o

molde,

demorando nesta operação entre 5 a 10 segundos, através de um movimento firme para cima sem transmitir movimentos laterais ou torsionais ao betão 

Imediatamente após remover o molde, mediu-se e registou-se o abaixamento. O abaixamento do cone é medido pela diferença entre aaltura do molde, e a altura do centro do topo superior do cone de betão deformado

Fig 4: Ensaio de abaixamento do cone de Abrams O abaixamento não se verificou, pois a relação água-cimento era muito baixa, necessitando de um acrescimo de água.

1.2 Armazenamento do betão Após a realização do ensaio do cone de Abrams, untaram se todos os moldes, e posteriormente foi colocado o betão nos moldes em 3 camadas, para atingir uma adequada compactaçãodo betão nos mesmos para evitar os vazios no seu interior; Após este processo os moldes foram imersos em água por 7 dias, para a execução do ensaio de consistencia.

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1.1.2 Ensaio de compressão A resistência à compressão do betão é expressa em termos da resistênciacaracterística (fck). A resistência deve ser determinada de acordo com a ISO 4012, emprovetes moldados – cubos de 150 mm (fck, cubo), com a idade de 28 dias, neste caso foi aos 7 dias. Valor do Fck adotado: Fck = 15 Mpa

Analíse dos resultados obtidos

∑(𝑓𝑐𝑖 − 𝑓𝑐𝑚)2 ∆= √ 𝑛−1

∑ 𝑓𝑐𝑖 𝑓𝑐𝑚 = 𝑛

Dimensões (mm)

Identificação da Amostra 1 2 3 Média Desvio padrão

c 150 150 150

L 150 150 150

h 150 150 150

Massa (g)

Força (KN)

7799 7698 7746

220.5 278.4 325.9

Tensão (Mpa) 9,8 12,3 14,4 12,16666667 2,51215E-15

Tabela 3: Ensaio de compressão O resultado não foi satisfatório.

Como não verificou a primeira condição imposta(fck), não é necessário proceder á verificação da segunda condição. De igual forma, como realizámos a verificação da classe de resistência para um betão de classe C20/25, e não verificou, não interessa ensaiar para outras classes superiores pois, como se compreenderá também não irá verificar. Podemos concluir assim, que o betão fabricado se trata de um betão de baixa resistência, não estando contemplado nas classes de resistência patentes na norma portuguesa ENV 206. Prováveis motivos: Erro no cálculo Escolha dos materiais Razão água-cimento

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CONCLUSÃO Um dos sectores da construção que absorve mais betão na execução das suas obrastem sido vulgarmente o dos edifícios, não só os destinados à habitação, mas tambémos de comércio e serviços, os edifícios destinados a fins industriais e/ou agrícolas. Na realidade, dentro da faixa de utilizações e consumos do cimento na construção civil, são as obras de edifícios para habitação que são as responsáveis pelo consumo de mais de 62% do total do cimento consumido em Portugal, ficando as restantespercentagens destinadas às restantes tipologias construtivas e obras públicas. Desta forma, a procura de betão pronto, fabricado em central de betão; sofreu umaumento significativo. Seguindo o fluxograma da composição do betão, como a resistência pretendida não foi atingida, foi necessário refazer os cálculo, os que foram apresentados aqui neste trabalho. Não foi possível fabricar o novo betão, devido aos prazos.

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BIBLIOGRAFIA Nero, J. M. Gaspar. Materiais de Construção. Documento de apoio N.o 4. Ligantes aéreos, gesso e cal hidráulica. IST. Coutinho, J. Sousa. Folhas de apoios à disciplina de Materiais de Construção 2. FEUP. Disponível em: http://paginas.fe.up.pt/~jcouti/ NP EN 933-1 (2000) – Ensaios das propriedades geométricas dos agregados. Parte 1: Análise granulométrica pelo método de peneiração. Instituto Português da Qualidade. VASCONCELLOS, J.M.C. Fundamentos da dosagem racional dos concretos. Palestra proferida durante a sessão de instalação da Secção regional de Pernambuco do IBRACON em 30/11/1977, São Paulo http://pt.pdfcoke.com/doc/22104574/relatorio-composicao-do-betao http://www.cmade.ubi.pt/pdf/teses_mestrado/Miguel.Nepomuceno.papcc.aula.pdf http://freetechebooks.com/file-2011/metodo-de-faury-page2.html http://www.isep.ipp.pt/assets/pdfs/Det/geo.pdf Normas Portuguesas e fichas disponilibilizadas no laboratório de engenharia do ISUTC

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