Caracterização experimental

5.2.1. Consistência e auto-compactabilidade

A consistência dos BEAL, com excepção dos auto-compactáveis, foi medida experimentalmente através do slump test, que consiste na medição do abaixamento, Sl, sofrido pela amostra de betão moldada no cone de Abrams (Figura 5.4).

Figura 5.4 – Ensaio de abaixamento com o cone de Abrams (slump test).

A fluidez e a viscosidade do BEALAC e do BLACRF foram determinadas através do ensaio de espalhamento (Figura 5.5), em estado fresco, determinando as correspondentes classes de fluidez e de viscosidade, SF e VS. Além dos parâmetros que permitem definir as classes, Df e t500, mediu-se ainda o tempo de espalhamento final, t_f.

Figura 5.5 – Ensaio de espalhamento (slump flow test).

A capacidade de passagem do BEALAC e do BLACRF pelas zonas armadas e pelas zonas com restrição de espaço caracterizou-se pelo ensaio da caixa-L, com grelha de três varões (Figura 5.6).

Figura 5.6 – Ensaio da caixa-L.

A resistência à segregação do BEALAC foi efectuada através do respectivo ensaio, quantificando a percentagem da amostra de betão que segrega através do peneiro com malha quadrada de 5 mm,

Figura 5.7 – Ensaio de resistência à segregação.

5.2.2. Resistência mecânica

A resistência mecânica dos betões produzidos foi caracterizada à tracção e à compressão. A tensão de rotura à compressão dos betões, flc, foi determinada em provetes cúbicos de 150 mm de aresta, nas idades de 3, 7, 14, 28 e 90 dias, para as misturas de BEAL. Nos BEAL com requisitos especiais, a caracterização foi efectuada em menor número de idades, embora sempre aos 7, 28 e 90 dias, no mínimo. Para cada tipo de betão, em cada uma das idades referidas, ensaiaram-se 3 provetes, numa prensa hidráulica com uma capacidade de 3000 kN (Figura 5.8), com uma velocidade de aplicação da carga dentro do intervalo especificado pela norma [142], nomeadamente 13,5 kN/s, até à rotura.

Figura 5.8 – Ensaio de resistência à compressão, em cubos.

O valor médio da tensão resistente à compressão, flcm, a cada idade, foi obtido através da média aritmética dos três valores, sendo cada um destes obtido pela razão entre a força de rotura e a

área comprimida. No BEALAA, o ensaio foi efectuado nas mesmas condições, embora em provetes cúbicos de 100 mm de aresta, nas idades de 3, 7 e 28 dias.

A resistência à tracção foi determinada através do ensaio de compressão diametral [142], aos 28 dias, em dois provetes cilíndricos de 150 mm de diâmetro e 300 mm de altura. O valor médio da resistência à tracção flctm foi obtido pela média aritmética dos dois valores. Foi definida uma velocidade de aplicação da carga, dentro do intervalo da norma, de 3,5 kN/s, até se atingir a rotura (Figura 5.9).

Figura 5.9 – Ensaio de resistência à tracção por compressão diametral.

Na caracterização do BLACRF, além do ensaio de compressão diametral, efectuaram-se os ensaios de energia de fractura e de resistência à tracção por flexão. No primeiro, efectuou-se o ensaio de acordo com a recomendação da RILEM [158], em provetes prismáticos de 100×100×850 mm3_{, aos 28 dias de idade. Este consiste na aplicação de uma força concentrada a} meio vão, a velocidade contante, e com controlo de deslocamento, medindo-se: o valor da força aplicada, com a célula de carga do servo-actuador; e o deslocamento nessa secção do elemento, através de transdutores de deslocamento (Figura 5.10).

Figura 5.10 – Ensaio de caracterização da energia de fractura.

Os provetes foram colocados sobre roletes, permitindo a rotação dos pontos de apoio da viga e, como se pretende que a rotura ocorra por flexão e a meio vão, foi realizado um entalhe em cada provete, usando um negativo na cofragem, com dimensões de 100×20×50 mm3_{, conforme a}

recomendação referida. Produziram-se e ensaiaram-se dois provetes de cada tipo de betão, tendo sido este o primeiro ensaio a realizar-se para caracterização da resistência à tracção, uma vez que, após rotura, o provete foi seccionado em duas peças idênticas, posteriormente usadas no ensaio de tracção por flexão. A energia de fractura, G_F, é calculada a partir do trabalho, w₀, realizado durante o ensaio, através da expressão (5.10):





onde: w₀ - trabalho de deformação total, em N/m; m - massa do provete, em kg;

g - aceleração da gravidade, em m/s2_;

δ₀ - deformação do provete na rotura, em m; b - largura da secção do provete, em m; h - altura da secção do provete, em m; a0 - altura do entalhe, em m.

A resistência à tracção por flexão, flctf, foi obtida através de ensaios de rotura, de acordo com a norma [142]. Os ensaios foram realizados aos 28 dias, para cada tipo de betão, nos 4 provetes resultantes do ensaio de energia de fractura, com uma secção transversal de 100×100 mm2 _{e um} comprimento de 415 mm. O ensaio consistiu em aplicar uma carga de faca a meio vão do provete (Figura 5.11), cujos apoios distam 300 mm, tendo sido medida a deformação do ponto central, com transdutores de deslocamento. O valor médio da resistência à tracção por flexão, flctfm, obteve-se pela média aritmética dos quatro valores obtidos, para cada betão.

Figura 5.11 – Ensaio de caracterização da resistência à tracção por flexão.

Caracterizou-se ainda a resistência ao punçoamento em lajetas de BLACRF, com dimensões de 600×600×80 mm3_{, colocando uma armadura de flexão (malha de varões Ø12 mm afastados} 7,5 cm), em aço A500NR-SD (Figura 5.12), evitando que a rotura ocorresse por flexão.

Figura 5.12 – Execução das lajetas de BLACRF.

O ensaio foi efectuado submetendo cada lajeta a uma acção imposta com um servo-actuador, com controlo de deslocamento, junto aos quatro cantos, nos quais se colocaram células de carga, formando um quadrado de 400 mm de lado. A força de reacção foi aplicada na face inferior, com um disco de aço com 80 mm de diâmetro e 40 mm de espessura. O valor da força aplicada foi registado através da célula de carga do actuador e das quatro células nos pontos de carga e os deslocamentos da lajeta foram medidos, nos pontos de aplicação das forças nos cantos, através de transdutores lineares de deslocamento (LVDT) (Figura 5.13).

Figura 5.13 – Ensaio de punçoamento das lajetas de BLACRF.

5.2.4. Módulo de elasticidade e lei-constitutiva

A determinação do módulo de elasticidade foi realizada de acordo com a especificação do LNEC, E397 [58], utilizando provetes prismáticos de 150×150×600 mm3_{, com as mesmas idades} consideradas nos ensaios de resistência à compressão. O módulo de elasticidade foi determinado fazendo variar a tensão aplicada entre dois níveis, medindo as deformações longitudinais através de relógios comparadores, com precisão de 1 μm, acoplados ao provete com recurso a acessórios metálicos (Figura 5.14.a). No BEALAA e no BLACRF utilizou-se o mesmo procedimento, embora em provetes de 100×100×400 mm3_{, e as deformações longitudinais foram medidas} através de um alongâmetro, sendo os demec’s de fixação colados nas faces exteriores do provete (Figura 5.14.b). De acordo com a norma E397 [58], o ensaio termina quando a diferença da

variação da extensão, entre ciclos consecutivos, é inferior ao erro especificado, verificando-se a condição de convergência.

a) 150×150×600 mm3 _{b) 100×100×400 mm}3

Figura 5.14 – Ensaio de caracterização do módulo de elasticidade.

A lei-constitutiva dos BEAL foi caracterizada em compressão uniforme aos 90 dias de idade, utilizando o mesmo procedimento de ensaio usado para determinar o módulo de elasticidade, bem como os mesmos provetes, e mantendo a diferença de tensão máxima e mínima entre ciclos, mas com incremento progressivo da tensão máxima, até se atingir a rotura. As deformações foram medidas através dos relógios comparadores, até 80 % da carga prevista de rotura, sendo estes retirados nesse instante de modo a evitar danos (Figura 5.15). As restantes leituras das deformações, até à rotura, foram obtidas através do registo de deslocamento da prensa, devidamente corrigido pela correlação entre este e os valores até então registados pelos relógios comparadores.