3. METODOLOGIA
3.2. PRODUÇÃO DE MATERIAIS DE REPARO
3.2.1. Argamassas de Reparo
Para realizar os reparos, foram moldados corpos de prova seguindo as indicações e métodos utilizados nos reparos das estruturas hidráulicas de concreto na UHI, procurou-se realizar as mesmas argamassas com as mesmas condições
3.2.1.1. Material de reparo convencional
O material de reparo foi preparado na dosagem fornecida pela divisão de Manutenção Civil, nos traços 1:3:3 (cimento/areia/brita 0) utilizado para os reparos na superfície do tubo de sucção e na superfície do vertedouro, adicionando uma relação de água/cimento de 0,4 a 0,5, foi escolhido para a preparação da argamassa uma relação de agua/cimento de 0,48. No processo foi utilizado misturador mecânico de concreto de baixa rotação, com capacidade de 50 litros e balança de calibração automática de +/- 1g de precisão.
Foi determinado o índice de consistência utilizando a mesa para índice de consistência de acordo com a NBR 7215/96.
3.2.1.2. Argamassa epoxídica
A argamassa epóxi, é utilizada comumente nos reparos onde existem maior umidade relativa do ar como no tubo de sucção, para reparos de até 5cm de profundidade, tem como função preencher regularizar superfícies, utilizando o mesmo material epóxico (adesivo epóxi A+B) como ponte de aderência entre o substrato a ser tratado e a argamassa.
Foi preparado utilizando uma base metálica e de forma manual com as instruções do pessoal de manutenção encarregada dos reparos, conforme mostrado na Figura 05, com um traço de 1:4 (resina epóxi/areia).
Figura 05: Procedimento para elaboração da argamassa epóxi.
3.2.1.3. Argamassa química
Para a argamassa química foi realizada a mistura direta com água, agregando 9% de água em relação à massa total da argamassa segundo a recomendação do fabricante, foi utilizada batedeiras mecânicas de duas velocidades, de acordo com as indicações da NBR 7215 (1996).
3.3. PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE
Primeiramente, foi escolhido o local onde se executariam os ensaios experimentais reproduzindo um reparo real com atuação in-situ real. O objetivo desse procedimento foi realizar o reparo num lugar onde a avaliação poda ser feita tanto quantitativa como qualitativamente.
O local escolhido para o ensaio de tração das argamassas de reparo, foi o canal esquerdo do vertedouro, na Figura 06 ilustra a calha escolhida para o reparo da abrasão.
Figura 06 – Calha do vertedouro vista desde a Margem Esquerda
Na superfície hidráulica de concreto da mesma, considerando um local onde a velocidade de escoamento da água seja promédio, a Figura 07 detalha o escoamento da água na calha esquerda do vertedouro em fração de volume.
Figura 07 – Velocidade de escoamento da água na calha esquerda.
Fonte: Maccagnan (2010)
3.3.1. Preparação dos Corpos de Prova
Com as argamassas de referência, a argamassa de base cimentícia escolhida através da dosagem fornecida e normalmente utilizada para os reparos, foram moldados 21 corpos de prova cilíndricos, com dimensões de 100mm de diâmetro e 200mm de altura, como se mostra na figura 07. Foram moldados 12 CP´s cilíndricos de 50mm de diâmetro e 100mm de altura de argamassa epóxica, e 7 CP´s de 100mm de diâmetro e 200mm de altura de argamassa química de devido a seu alto preço de aquisição.
Na Figura 08, são apresentados os corpos de prova realizados no Laboratório de Tecnologia do Concreto da UHI.
Figura 08– Corpos de Prova cilíndricos
Fonte: Autor (2018)
Para a argamassa cimentícia foram utilizados dezoito corpos de prova para realizar os ensaios de determinação da resistência à compressão e o restante para ensaio de módulo de elasticidade. Para a argamassa epóxica, foram utilizadas 9 e 3 CP’s respectivamente, para ensaios de compressão e modulo de elasticidade. Para a argamassa química, foi realizado 4 para compressão e 3 para modulo de elasticidade. Os ensaios foram realizados segundo a NBR 5719 (2007) e três corpos de prova para à determinação do modulo de elasticidade segundo a NBR 8522 (2008).
3.3.2. Preparação de corpos de prova para ensaio de abrasão
Com o objetivo de avaliar o comportamento das argamassas para a abrasão, foram preparados corpos de prova prismáticos de dimensões 250 mm de largura por 250 mm de comprimento por 50 mm de altura, uma unidade por cada
argamassa.
Os moldes foram preenchidos com as distintas argamassas, submetidos a cura normal em câmara úmida e ensaiados aos 28 dias. O ensaio foi proposto por ACOSTA (2002), que consiste em projetar sobre os CP´s granalha de aço em um determinado tempo e altura, na Figura 09 podem-se observar os corpos de prova para os ensaios de abrasão.
Figura 09 – Detalhe das placas para ensaio de abrasão: a) argamassa química; b) material cimentício; c) argamassa epóxi
Fonte: autor (2017)
a) b)
3.4. ENSAIOS
O programa experimental consistiu na realização dos ensaios em três etapas, conforme explicado a seguir: na primeira, foram realizada ensaios para avaliação das propriedades mecânicas das argamassas de reparo, através dos ensaios de compressão axial e modulo de elasticidade; a segunda etapa consistiu na realização de ensaios para avaliação qualitativa e quantitativa, realizando reparos reais no vertedouro e submetendo a trabalhos de escoamento de agua na mesma e realizar ensaios de aderência à tração; a terceira etapa consistiu na realização de ensaios de abrasão, ensaio feito numa cabine de granalhado com partículas de aço, para a simulação de abrasão nas argamassas. Os tipos de ensaios são ilustrados na Figura 10.
Figura 10– Fluxograma de ensaios
Fonte: Autor (2018)
3.4.1. Ensaio de resistência à compressão axial
O ensaio de compressão axial foi realizado de acordo com a NBR 5739 (2007), aos 7, 14 e 28 dias de idade das argamassas de reparo, os CP´s foram retirados da câmara úmida e submetidos a uma retificação da superfície para um melhor contato com o equipamento de ensaio. Foram realizados 18 ensaios de
compressão axial na AC, 9 ensaios de compressão axial no AE e 4 ensaios de compressão para AQ, de acordo com a Figura 11.
Figura 11 – Ensaio de resistência a compressão
Fonte: AUTOR (2018)
A resistência à compressão é obtida a partir da divisão entre a carga de ruptura sobre a área da seção do corpo de prova, de acordo com a Equação (1).
𝜎 =𝐹 𝐴
(1)
Onde,
𝜎
é a tensão de ruptura (MPa)F é a força de compressão aplicada no corpo de prova (N) A é a área da seção transversal (mm²)
Figura 12 – a) Ensaio de compressão sendo realizada; b) Ensaio terminado
Fonte: Autor (2018)
3.4.2. Ensaio da resistência de aderência à tração
O ensaio de aderência foi realizado por tração direta, de acordo com a NBR 13528 (1995), consistiu na aplicação de uma carga de tração vertical no reparo feito no corpo de prova, obtendo-se com isso, uma avaliação relativa da aderência das argamassas ensaiadas, ao concreto do substrato, como vista na Figura 12.
Conforme a NBR 13528 (1995) também foi considerada a forma da ruptura, que classifica as formas de ruptura da seguinte maneira:
Figura 13-(a): Ruptura na interface revestimento/substrato;
Figura 13-(b): Ruptura de argamassa de revestimento;
Figura 13-(c): Ruptura do substrato;
Figura 13-(d): Ruptura na interface revestimento/cola;
Figura 13-(e): Ruptura na interface cola/pastilha.
Rupturas na interface revestimento/cola/pastilha foram desprezadas
Figura 13 – Formas de ruptura no ensaio de determinação de resistência à tração.
Fonte: NBR 13528 (1995)
3.4.2.1. Preparação da superfície para colocação de argamassa de reparo para ensaio de aderência
Para realizar o reparo na superfície hidráulica de concreto na calha esquerda do vertedouro a CHI, foi realizada primeiramente a limpeza da superfície com escova de aço, tirando toda sujeira e pó que tivesse na superfície, como pode-se observar na figura 12 (a), após a limpeza foi realizado o assentamento das argamassas em diferentes pontos, realizadas in loco, deixando cada reparo com uma superfície de aproximadamente 300mm de comprimento, 500mm de largura e de 5 a 10 mm de espessura, como indica a Figura 14 (b). Os comprimentos utilizados foram escolhidos pela limitação de transporte dos materiais na superfície hidráulica do vertedouro.
Devido a dificuldade para aceder ao lugar, e a liberação do espaço para realizar os ensaios, somente foi programado o teste de arrancamento no dia 28.
Figura 14 – Superficie do vertedouro: a) superfície limpa e isenta de pós; b) superfície com os métodos de reparos aplicados.
Fonte: Autor (2018)
A AC foi colocada em dois lugares, uma sem ponte de aderência e a outra com ponte de aderência, a AQ foi colocada sem ponte de aderência e a AE com ponte de aderência epóxi, os materiais de reparo foram aplicados de forma enérgica com espátula.
3.4.2.2. Sequência do ensaio de aderência
O substrato já reparado, uma vez atingido o tempo para o ensaio passou por uma abertura das comportas do vertedouro, para a verificação de forma qualitativa do material de reparo, na tabela 7 indica a analise visual das diferentes argamassas.
Tabela 7 – Analise visual dos materiais de reparo
Material de reparo Estado
AE Sem anormalidades
AC sem ponte 0,015% de desprendimento
AC com ponte Sem anormalidades
AQ 100% desprendida
Fonte: AUTOR (2018)
Após o fechamento das comportas do vertedouro, pode-se observar na Figura 15 que um dos reparos (AQ) foi levado com a vazão de água, diminuindo a quantidade de amostras para os respectivos ensaios.
Figura 15 – a) e b) Lugar onde ocorreu desprendimento da argamassa.
Fonte: Autor (2018)
Foram realizados 6 furos circulares de 50 mm de diâmetro por cada argamassa de reparo, com serra tipo copo acoplado a uma furadeira fixa rotativa extratora, a profundidade foi de 30 mm para poder atingir pelo menos 2 cm dentro do substrato e uma vez perfurados as argamassas foi deixado secar até o día seguinte
para conseguir colar as pastilhas metálicas de 50 mm de diâmetro com adesivo epóxico e executar o ensaio.
Na Figura 16, observa-se os furos realizados nas argamassas de reparo e no substrato.
Figura 16 – a) Argamassa para ensaio de tração por arrancamento com 6 furos cada uma; b) Preparação para realizar os furos
Fonte: Autor (2018)
3.4.3. Ensaio de resistência a abrasão
Foram executados segundo um ensaio realizado por ACOSTA (2002) aos 28 dias de idade da argamassa, que consiste na projeção de granalha de aço de 850
m de diâmetro, como mostrado na Figura 16 (a), desde uma distância de 1000 mm, Figura 17 (b), mediante um bico de 6,3 mm de diâmetro, através de ar comprimido a 0,62 MPa. Foi realizado um ensaio por cada argamassa para a comparação dos resultados.
Figura 17 – a) Granalha de aço de 850 m de diâmetro; b) Ensaio sendo realizado
Fonte: Autor (2018)
A resistência foi calculada por perda de massa em % que sofreram os CP´s ao ser submetidas ao granalhado por um tempo de 3 segundos. Para a determinação da perda de massa, foi pesada o corpo de prova antes de depois do ensaio, numa balança com precisão de decimas de gramas, utilizando a Equação (2) seguinte:
(2) 𝑹 = 100 𝑥 (𝑷𝒂 − 𝑷𝒃)
𝑷𝒂 Onde,
𝑅 é a resistência à abrasão em %
𝑃𝑎 é o peso do CP antes do ensaio em gramas 𝑃𝑏 é o peso do CP depois do ensaio em gramas
Figura 18 – Diferenças nos CP´s no ensaio a abrasão
Fonte: Autor (2017)
Na Figura 18 são visualizados os diferentes comportamentos dos CP´s com o ensaio à abrasão; a) Corpo de prova AQ antes do ensaio de abrasão; b) Corpo de prova AC antes do ensaio de abrasão; c) Corpo de prova AE antes do ensaio de abrasão; d) Corpo de prova AQ depois do ensaio de abrasão; e) Corpo de prova AC depois do ensaio de abrasão; f) Corpo de prova AE depois do ensaio de abrasão
3.4.4. Módulo de elasticidade
Para o módulo de elasticidade foram realizados os ensaios segundo a NBR 8522 (2008), na idade de 28 dias, sendo realizado três ensaios nos CP´s para cada
a)
d) e) f)
tipo de argamassa.
O ensaio foi realizado no laboratório da UDC, utilizando a máquina universal para ensaios de compressão da marca EMIC como foi ilustrado da Figura 19, sendo colocados extensômetros independentes colocadas de maneira longitudinal e diametralmente opostas no meio das alturas de forma a obter uma leitura media da deformação.
Figura 19 – a) Ensaio de módulo de elasticidade sendo realizada; b) Corpos de prova aguardando para o ensaio
Fonte: AUTOR (2018)
No ensaio foi aplicado uma carga inicial até 40% da carga de ruptura, logo foi realizado 10 leituras num alcance de 0% até 40% da carga de ruptura, realizando- a 3 vezes para obter um valor médio. No último carregamento (no terceiro), foi anotado a leitura até a ruptura, a intervalos de 10% da carga de ruptura. Uma vez acabado o ensaio foi determinado a média das leituras da deformação unitária. Finalmente fizemos a regressão para a determinação da pendente da curva de módulo de elasticidade e a correlação.