Materiais e Tecnologias
3. Apresentação e Discussão de resultados
3.1 Medições reológicas
Os valores de viscosidade plástica e da tensão de cedência foram calculados a partir do ajuste da Eq. 1 aos dados experimentais. O efeito da dosagem do superplastificante e da relação água/ligante nas propriedades reológicas da calda é apresentado nas Figuras 6 e 7. Conforme esperado, os valores de viscosidade plástica e ten-são de cedência diminuem com o aumento da dosagem de super-plastificante, isto porque a ação do superplastificante impõe forças repulsivas que impedem a floculação das partículas. Dosagens mais elevadas significam maior capacidade de dispersão de partí-culas, resultando em uma maior dispersão da calda e numa redu-ção da tensão de cedência e viscosidade plástica.
no entanto, para dosagens mais elevadas de superplastificante (>0,8% em massa) apenas foram observadas ligeiras melhorias na trabalhabilidade. Além disso, pode constatar-se que a tensão de cedência é mais afetada com o aumento da dosagem do super-plastificante do que a viscosidade plástica. A relação de água/ligan-te água/ligan-tem um comportamento semelhanágua/ligan-te ao da dosagem de super-plastificante. Contudo, o simples incremento de água para tornar a calda mais fluída é uma opção inadequada, por um lado porque enfraquecerá a calda no estado endurecido e aumentará a retra-ção, e por outro porque contribui para o surgimento de fenómenos de instabilidade no estado fresco (Banfill, 2011).
Materiais e
Tecnologias
Figura 4 - Cone de Marsh e suas dimensões
2.2.3. ensaio do Mini-cone
O ensaio do mini-cone ou de espalhamento é um método utiliza-do para quantificar a trabalhabilidade de misturas cimentícias. Esta técnica de medição é amplamente utilizada para a avaliação de betão auto-compactável devido à baixa tensão de cedência destes materiais. neste estudo, o ensaio do mini-cone adotado é semelhante ao procedimento desenvolvido por roussel et al (2005). O modus operandi foi o seguinte: o cone foi colocado sobre uma superfície horizontal em vidro. Após a colocação cui-dadosa da calda no interior do mini-cone, de modo a evitar a for-mação de bolhas de ar, o cone foi levantado verticalmente. Depois de se elevar o cone, a calda espalha-se pela ação da gravidade. A calda fluirá enquanto a tensão de corte instalada for maior do que
3.2. ensaio do cone deMarsh e Mini-cone
O ensaio do cone de Marsh foi utilizado para analisar a flui-dez das diferentes caldas. Este ensaio traduz a fluiflui-dez em termos de tempo necessário para uma amostra escoar pela abertura do cone, que é proporcional à fluidez da calda (i.e. inversamente proporcional à viscosidade). O ensaio de cone Marsh também pode ser usado para aferir o ponto de satura-ção ou a dosagem ótima de superplastificante que correspon-de à dosagem além da qual qualquer adição correspon-de superplastifi-cante não altera o tempo de escoamento. na Figura 8 é apre-sentado o tempo de escoamento em função da dosagem de superplastificante e da relação água/ligante pela qual se pode observar que o tempo de escoamento exibe uma ten-dência para diminuir com o aumento da dosagem de super-plastificante. O tempo de escoamento também decresce com o aumento da relação água/ligante. no entanto, tal pode con-duzir a um pior desempenho mecânico das caldas no estado endurecido.
Os resultados do ensaio de mini-cone são apresentados na Figura 9. Deste ensaio resulta o diâmetro de espalhamento que está associado à tensão de cedência. Dos resultados obtidos, pode constatar-se que o diâmetro do espalhamento da calda aumenta com o incremento da dosagem do superplastificante. no entanto, é de ressalvar que para uma dosagem de superplastificante de 1,2% o diâmetro de espalhamento não segue a tendência de aumento com o aumento da relação de água/ligante de 0,50 para 0,55. De acordo com alguns autores (Banfill, 2011; Flatt, 1999), uma maior dosagem de superplastificante poderá acarretar o efeito inverso ou seja floculação das partículas da calda.
3.3. correlação entre testes de escoaMento e as ProPriedades reológicas
A relação entre o tempo de escoamento e a viscosidade plástica é apresentada na Figura 10, evidenciando uma razoável correlação (r2= 0,82). A figura 10 mostra que quando o tempo de escoamento aumenta, o mesmo se verifica com a viscosidade plástica. Da mesma forma, o coeficiente de correlação entre o diâmetro do espalhamento e a tensão de cedência apresenta um bom resulta-do (r2= 0,87), como evidenciado na Figura 11. Pode notar-se, tal como esperado, que o aumento no diâmetro do espalhamento está associado a valores de tensão de cedência mais reduzidos. A rela-ção entre estas propriedades mostra que estes métodos de ensaio podem ser utilizados para prever o valor da viscosidade plástica e da tensão de cedência numa perspetiva de otimização da compo-sição de caldas e/ou controlo de qualidade in situ.
Figura 9 - Espalhamento em função da dosagem de água e de superplastificante Figura 7 - Viscosidade plástica em função da relação água/ligante e da dosagem de
superplas-tificante
Figura 8 - Tempo de escoamento em função da relação água/ligante e da dosagem de super-plastificante
Figura 11 - Correlação entre tensão de cedência e diâmetro de espalhamento
3.4. Modelos MateMáticos
Conforme mencionado, foram criados modelos matemáticos que permitem estimar os parâmetros reológicos da calda. Com base nos resultados experimentais, os coeficientes dos mode-los foram calculados utilizando a análise de regressão linear múltipla. Esta abordagem estatística permite estimar o valor dum parâmetro dependente, como a tenção de cedência ou a viscosidade plástica, com base num conjunto de variáveis inde-pendentes, tais como a relação água/ligante, dosagem de superplastificante, tempo de escoamento e diâmetro de espa-lhamento. A forma geral da equação da regressão linear múlti-pla pode ser escrita na seguinte forma (Eq.2):
Onde X e y são as matrizes das variáveis x1, ⋯, xp e y1, ⋯, yn, respetivamente. Para resolver β o inverso de X’X foi aplicado a ambos os lados da Eq. 5 e obteve-se a Eq. 6:
Figura 12 - Viscosidade plástica modelada vs. medida
Materiais e
Tecnologias
Onde significa a variável dependente, são as variáveis inde-pendentes, são os coeficientes de regressão e é o erro. A for-mulação da matriz envolvendo as variáveis x1, ⋯, xp adota a seguinte estrutura (Eq. 3):
A abordagem dos mínimos quadrados foi utilizada para se obter os coeficientes das equações de regressão. Isto significa que, com base nos dados experimentais, os coeficientes de regressão β foram calculados de forma a minimizar o erro quadrático médio entre os valores observados e estimados do parâmetro y. Ou seja, para encontrar o coeficiente de regressão β que minimize o seguin-te critério (Anderson, 1984):
Derivando em relação a β, e igualando a 0, obtém-se a equação:
Onde β é a matriz de coeficientes 3.4.1. Modelos ProPostos
Os modelos de previsão das propriedades reológicas, designada-mente da viscosidade plástica e da tensão de cedência das caldas são dados pelas Eq. (7) e (8), respetivamente:
Onde a/l é a relação água/ligante, sP é a dosagem de super-plastificante (% em massa) e o tempo de escoamento (s) e o diâmetro de espalhamento (cm) são os resultados obtidos a partir dos ensaios de fluidez, ensaio do cone de Marsh e mini-cone, respetivamente.
3.4.2. Validação dos Modelos ProPostos
A precisão dos modelos desenvolvidos foi determinada pela comparação dos valores estimados com valores experimentais obtidos a partir de caldas com composições aleatórias. Os resultados da tensão de cedência e da viscosidade plástica foram então utilizados para validar os modelos propostos. Todos os ensaios foram realizados com as mesmas condições e procedimentos anteriormente descritos. A comparação entre parâmetros medidos experimentalmente e os estimados é apre-sentada nas Figuras 12 e 13.
O elevado coeficiente de regressão indica uma boa coerência entre os resultados experimentais e os resultados previstos pelos modelos. Estes resultados permitem concluir que ambos os modelos, juntamente com os métodos de ensaio in situ podem ser usados na formulação bem como na otimização do desempenho de caldas de injeção.
Bibliografia
Anderson T.W., 1984. An Introduction to Multivariate statistical Methods. 2sded. John Wiley & sons, new York. AsTM C939-02 standard Test Method for Flow of Grout for Preplaced-Aggregate Concrete (Flow Cone Method). Baltazar L.G., Henriques F.M.A., Jorne F. & Cidade M.T., 2013. The use of rheology in the study of the composition effects on the fresh behaviour of hydraulic lime grouts for injection of masonry walls. rheologica Acta. Volume 52, pp. 127–138.
Baltazar L.G., Henriques F.M.A. & Cidade M.T., 2015. Contribution to the design of hydraulic lime-based grouts for masonry consolidation. Journal of Civil Engineering and Management. Volume 21(6), pp. 698-709.
Banfill P.F.G., 2011. Additivity effects in the rheology of fresh concrete containing water-reducing admixtures. Construction and Building Materials. Volume 25, pp. 2955–2960.
Binda L., saisi A. & Tedeschi C., 2016. Compatibility of materials used for repair of masonry buildings: research and applications. Fracture and Failure of natural Building stone, s.K. Kourkoulis ed. pp. 167–182.
Cóias, V., 2006: Inspecções e Ensaios na reabilitação de Edifícios. IsT Press.
En 459-1:2010, Building lime - Part 1: Definitions, specifica-tions and conformity criteria. CEn.
Flatt r.J., 1999. Tese de Doutoramento - Interparticle forces and superplasticizers in cement suspensions. École Polytechnique Fédérale de Lausanne.
Mauro A. & Felice G., 2012. seismic assessment multi-leaf masonry strengthen with injections or transversal ties, Actas do 8th International Conference on structural Analysis of historical Constructions, 15th-17thOctober 2012. pp. 1873–1879.
nehdi M. & rahman M.A., 2004. Estimating rheological pro-perties of cement pastes using various rheological models for different test geometry, gap and surface friction. Cement and Concrete research. volume34, pp. 1993–2007. roussel n., 2007. rheology of fresh concrete: from measu-rements to predictions of casting processes. Materials and structures. Volume 40, pp. 1001–1012.
roussel n., stefani C. & Leroy r., 2005. From mini-cone test to Abrams cone test: measurement of cement-based materials yield stress using slump tests. Cement and Concrete research. Volume 35, pp. 817–822.
Conclusões
O programa experimental aqui apresentado permitiu analisar a influência da composição da calda nas suas propriedades reológicas, no tempo de escoamento e no diâmetro de espa-lhamento. A boa correlação entre os ensaios de fluidez (ensaio do cone de Marsh e ensaio de mini-cone) e os parâ-metros reológicos (tensão de cedência e a viscosidade plás-tica) indica que os ensaios de fluidez podem ser usados como instrumento para aferição da viscosidade plástica e da tensão de cedência. Com efeito, a composição da calda jun-tamente com os resultados dos ensaios de fluidez foram uti-lizados no desenvolvimento de modelos matemáticos, que permitem determinar de forma expedita as propriedades reo-lógicas de caldas de injeção.
Os modelos apresentados permitem simplificar toda a meto-dologia envolvida na conceção de caldas de injeção, reduzin-do o tempo e os recursos envolvireduzin-dos com as medições reoló-gicas especialmente quando envolvem equipamentos com-plexos como o reómetro. Os resultados expostos neste artigo fazem parte de um programa de investigação em curso no Departamento de Engenharia Civil e no CEnIMAT (Centro de Investigação em Materiais do Departamento de Ciência dos Materiais) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da universidade nova de Lisboa cujo objetivo é contribuir para a otimização do desempenho de caldas de injeção para conso-lidação de paredes em alvenaria de pedra.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia - Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino superior (FCT/MCTEs) no âmbito dos projetos PTDC/ECM/104376/2008 e uID/CTM/50025/2013 e da bolsa de pós-doutora-mento sFrH/BPD/108427/2015. Os autores agra-decem o financiamento concedido.
Resumo
Grande parte dos edificios habitacionais em Portugal representam um gasto em energia que não se justifica perante as caracteristicas climáticas do nosso país. A eficiência energética dos edificos é cada vez mais uma obrigação e, neste contexto, investigar novos materiais e novos sistemas construtivos é, hoje, mais pertinente do que alguma vez foi. quer em constru-ções novas, quer em reabilitaconstru-ções, os intervenientes do sector da construção devem considerar de forma determinante aquilo que será o desempenho térmico dos edifícios.
Assim estudar-se-á neste artigo cinco soluções de alvenaria, adequando-as a três zonas climáticas dis-tintas no norte de Portugal, representadas pelas cida-des do Porto, Braga e Bragança. Pretende-se estabe-lecer uma análise comparativa que articule fatores como o coeficiente de transferência térmica de deter-minada solução, o seu impacto ambiental, custo e transporte. Esta aproximação ao problema permite ter uma abordagem alargada, informando a tomada de decisão da escolha da solução construtiva a utilizar.
IVOVAzBARBOSA1PAuLOMENDONçA1, ROGÉRIOAMOêDA2, 1. LAB2PT, ESCOLA DEARquITECTuRA DAuNIVERSIDADE DOMINHO
2. FACuLDADE DEARquITECTuRA EARTES, uNIVERSIDADELuSíADANORTE