Materiais de Construção · 1.º ano (indicativo)

Como calcular o módulo de finura de uma areia?

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Resposta curta

O módulo de finura de uma areia obtém-se somando as percentagens acumuladas retidas em cada peneiro da série normal (4,75; 2,36; 1,18; 0,6; 0,3 e 0,15 mm) e dividindo a soma por 100. É um número sem unidades: quanto maior, mais grossa é a areia. O fundo do peneiro não entra na soma.

Quando se aplica

O módulo de finura (MF) resume numa só grandeza a curva granulométrica de um agregado fino. Usa-se para comparar areias de rios, de pedreiras ou de areeiros diferentes, para controlar a regularidade de um fornecimento e para calcular misturas de duas areias. Não substitui a curva granulométrica completa: duas areias com curvas diferentes podem ter o mesmo MF.

Fórmula e significado de cada termo

Módulo de finura

MF = (R₄,₇₅ + R₂,₃₆ + R₁,₁₈ + R₀,₆ + R₀,₃ + R₀,₁₅) ÷ 100

  • R é a percentagem acumulada retida em cada peneiro, isto é, a soma das percentagens retidas nesse peneiro e em todos os de abertura maior.
  • Os índices indicam a abertura da malha em mm.
  • Existe um atalho de verificação: como há 6 peneiros, MF = 6 − (soma das percentagens acumuladas que passam) ÷ 100.

Condições de aplicação

  • Use a série de peneiros que a norma do seu curso ou do seu laboratório indica (a série acima é a mais usada em ensino; algumas normas europeias usam outras aberturas, por isso confirme).
  • A amostra deve estar seca e ser representativa.
  • Valores de referência muito usados em textos: areia fina com MF abaixo de cerca de 2,0; média entre 2,0 e 3,0; grossa acima de 3,0. Para betão, muitas especificações aceitam valores de cerca de 2,3 a 3,1. Confirme sempre o intervalo da norma em vigor.

Método passo a passo

  1. Pese a amostra seca inicial (por exemplo, 500 g) e passe-a pela coluna de peneiros, do maior para o menor, com agitação.
  2. Pese a massa retida em cada peneiro e no fundo.
  3. Confira a soma: a soma das massas retidas deve ser igual (ou quase) à massa inicial. Uma diferença de alguns décimos por cento é aceitável; se for maior, repita o ensaio.
  4. Calcule a percentagem retida em cada peneiro: massa retida ÷ massa total × 100.
  5. Acumule as percentagens, do peneiro maior para o menor.
  6. Some as percentagens acumuladas dos seis peneiros da série (sem o fundo).
  7. Divida por 100 e escreva o MF com duas casas decimais.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Areia de rio, amostra de 500 g

Enunciado: Uma amostra seca de 500 g de areia de rio foi peneirada. Massas retidas (g): 4,75 mm: 0; 2,36 mm: 25; 1,18 mm: 75; 0,6 mm: 125; 0,3 mm: 150; 0,15 mm: 100; fundo: 25. Calcule o módulo de finura.

Resolução:

  1. Soma das massas: 0 + 25 + 75 + 125 + 150 + 100 + 25 = 500 g (confere com a amostra).
  2. Percentagens retidas: 0 %; 5 %; 15 %; 25 %; 30 %; 20 %; 5 % (fundo).
  3. Percentagens acumuladas: 0; 5; 20; 45; 75; 95.
  4. Soma: 0 + 5 + 20 + 45 + 75 + 95 = 240.
  5. MF = 240 ÷ 100 = 2,40.

Resposta: MF = 2,40, uma areia média. Verificação: percentagens acumuladas que passam: 100, 95, 80, 55, 25, 5 (soma 360); 6 − 3,6 = 2,40.

Exemplo 2 — Areia mais grossa, amostra de 1 000 g

Enunciado: Uma amostra de 1 000 g deixou as seguintes massas retidas (g): 4,75 mm: 10; 2,36 mm: 90; 1,18 mm: 160; 0,6 mm: 240; 0,3 mm: 280; 0,15 mm: 160; fundo: 60. Calcule o MF.

Resolução:

  1. Soma: 10 + 90 + 160 + 240 + 280 + 160 + 60 = 1 000 g.
  2. Como a amostra é de 1 000 g, as percentagens retidas são a massa ÷ 10: 1; 9; 16; 24; 28; 16; 6.
  3. Acumuladas: 1; 10; 26; 50; 78; 94.
  4. Soma = 1 + 10 + 26 + 50 + 78 + 94 = 259.
  5. MF = 259 ÷ 100 = 2,59.

Resposta: MF = 2,59. Verificação: passam 99, 90, 74, 50, 22, 6 (soma 341); 6 − 3,41 = 2,59.

Exemplo 3 — Misturar duas areias para obter um MF desejado

Enunciado: Uma obra em Huambo dispõe de uma areia fina (MF = 1,80) e de uma areia grossa (MF = 3,00). Que proporção, em massa, de cada uma dá uma mistura com MF = 2,64?

Resolução:

  1. O MF de uma mistura é a média ponderada dos MF, porque as percentagens retidas somam-se na proporção das massas.
  2. Seja x a fração de areia grossa. Então 1,80 × (1 − x) + 3,00 × x = 2,64.
  3. 1,80 + 1,20x = 2,64, logo 1,20x = 0,84 e x = 0,70.

Resposta: 70 % de areia grossa e 30 % de areia fina. Verificação: 0,30 × 1,80 + 0,70 × 3,00 = 0,54 + 2,10 = 2,64.

Atenção

Misturar areias pelo MF só garante um MF final igual ao pretendido. A curva granulométrica da mistura deve ainda ser verificada contra os limites da norma.

Erros frequentes

  • Somar as percentagens retidas individuais em vez das acumuladas. Para a amostra do Exemplo 1 daria 100 em vez de 240.
  • Incluir o fundo na soma. O fundo não é um peneiro da série.
  • Usar percentagens que passam como se fossem retidas: o MF sairia invertido (areia fina pareceria grossa). Use o atalho 6 − ΣP ÷ 100 para detetar o engano.
  • Dividir por 6 (número de peneiros) em vez de dividir por 100.
  • Não conferir a soma das massas com a massa inicial: perdas de material ou peneiros entupidos distorcem o resultado.
  • Calcular a mistura com médias simples quando as proporções não são iguais: use sempre a média ponderada.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Uma areia tem as seguintes percentagens acumuladas retidas nos seis peneiros da série: 0; 10; 30; 55; 80; 95. Calcule o módulo de finura.

Ver solução

Soma = 0 + 10 + 30 + 55 + 80 + 95 = 270. MF = 270 ÷ 100 = 2,70.

2Exercício 2

Uma amostra de 500 g deixou as massas retidas (g): 4,75 mm: 0; 2,36 mm: 5; 1,18 mm: 20; 0,6 mm: 50; 0,3 mm: 125; 0,15 mm: 225; fundo: 75. Calcule o MF e diga se é uma areia fina, média ou grossa.

Ver dica

Divida cada massa por 5 para obter a percentagem.

Ver solução

Soma das massas = 500 g. Percentagens retidas: 0; 1; 4; 10; 25; 45; 15. Acumuladas: 0; 1; 5; 15; 40; 85. Soma = 146. MF = 1,46, areia fina. Verificação: passam 100, 99, 95, 85, 60, 15 (soma 454); 6 − 4,54 = 1,46.

3Exercício 3

Misture 40 % de uma areia com MF = 2,0 e 60 % de outra com MF = 3,0. Qual é o MF da mistura?

Ver solução

MF = 0,40 × 2,0 + 0,60 × 3,0 = 0,80 + 1,80 = 2,60.

4Exercício 4

Dispõe de uma areia com MF = 1,5 e de outra com MF = 3,2. Que proporção de cada uma é necessária para obter MF = 2,35?

Ver solução

Seja x a fração da areia grossa: 1,5 + (3,2 − 1,5)x = 2,35, logo 1,7x = 0,85 e x = 0,5. São precisos 50 % de cada areia. Verificação: 0,5 × 1,5 + 0,5 × 3,2 = 0,75 + 1,60 = 2,35.

5Exercício 5

Numa areia, as percentagens acumuladas retidas foram 0; 4; 18; 42; 70 e um valor desconhecido no peneiro de 0,15 mm. O laboratório registou MF = 2,31. Qual é a percentagem acumulada retida no peneiro de 0,15 mm?

Ver solução

A soma total tem de ser 2,31 × 100 = 231. A soma dos valores conhecidos é 0 + 4 + 18 + 42 + 70 = 134. Falta 231 − 134 = 97 %. É um valor possível (menor que 100) e coerente com uma areia de granulometria média-fina.

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula do módulo de finura de uma areia?

MF = soma das percentagens acumuladas retidas nos peneiros da série normal ÷ 100. Na série de 4,75 a 0,15 mm são seis parcelas, e o fundo não conta.

Duas areias com o mesmo MF são iguais?

Não necessariamente. O MF é um resumo: uma areia com muito material grosso e muito material fino pode ter o mesmo MF de outra com granulometria uniforme. Por isso a curva granulométrica continua a ser necessária.

Qual é o MF ideal para betão?

Depende da norma e do tipo de betão. Muitos textos indicam cerca de 2,3 a 3,1 para areia de betão. Areias muito finas pedem mais água e cimento; muito grossas dão misturas ásperas e com tendência para segregar.

Como verificar se o resultado está correto?

Calcule o MF também pelo atalho 6 − ΣP ÷ 100, em que P são as percentagens que passam. Os dois valores têm de coincidir. Confirme ainda que as massas retidas somam a massa inicial.

Resumo

  • MF = Σ(percentagens acumuladas retidas) ÷ 100, nos seis peneiros de 4,75 a 0,15 mm.
  • O fundo não entra na soma e o MF não tem unidades.
  • Quanto maior o MF, mais grossa é a areia.
  • Para misturas, o MF final é a média ponderada pelas massas.
  • Verifique sempre com 6 − ΣP ÷ 100 e confira a soma das massas retidas.

Onde aprofundar

  • O programa e o manual da disciplina de Materiais de Construção da sua instituição e o programa oficial do ensino superior — confirme a edição em vigor.
  • Callister e Rethwisch, Materials Science and Engineering, para a base de materiais.
  • As normas de ensaio de granulometria e de agregados para betão aplicáveis no seu país (por exemplo, a série EN 933 e a EN 12620 na Europa) — confirme a edição em vigor.

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