LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES
3.3 DESCRIÇÃO DOS MÉTODOS DE ENSAIO UTILIZADOS
3.3.1- Procedimento de preparo e mistura das argamassas
O procedimento descrito neste item foi utilizado, anteriormente, ao desenvolvimento de cada método de ensaio. Com as composições previamente definidas em termos dos materiais constituintes (agregados e teores específicos de cal17 e água), as argamassas passavam por uma simples etapa de homogeneização com espátula (ainda no estado anidro) e mistura na argamassadeira após a adição de água. O tempo foi especificado em torno de 1,5 min, sendo que, após os primeiros 30 s, a argamassadeira era desligada e feita uma homogeneização com espátula. A quantidade de argamassa utilizada, durante a mistura, variou entre aproximadamente 2100 e 2500 g de material anidro, quantidade suficiente para a realização individual de cada ensaio. Na etapa de mistura, foi usada uma argamassadeira com capacidade de mistura em torno de 3500 g, na velocidade mais lenta.
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Módulo de finura é a soma das frações retidas acumuladas nas peneiras, dividido por 100. Este parâmetro é resultado da determinação da composição granulométrica utilizando a série normal de peneiras (NBR 7211, 1987). Para a classificação pelo módulo de finura tem-se: MF > 3,0 areia grossa, 3,0 > MF > 2,0 areia média e MF < 2,0 areia fina.
3.3.2- Ensaio de penetração de cone
O ensaio de penetração de cone teve, como referência, a Norma ASTM C780 (1996), que descreve o procedimento de ensaio utilizado na determinação da consistência de argamassas para assentamento de alvenaria.
A aparelhagem utilizada pelo método consiste em:
• um recipiente cilíndrico18, com diâmetro interno de 76 ± 1,6 mm e uma
profundidade de aproximadamente 88,1 mm, ajustada com um volume de água destilada de 400 ± 1 ml em 23o
C;
• suporte metálico, com dimensões e escala suficientes para permitirem leituras de penetração a uma profundidade em torno de 10 mm;
• uma espátula, com uma lâmina metálica de 150,0 mm de altura e largura de 12,7 mm;
• um dispositivo feito em alumínio, tendo uma configuração em forma de cone, com diâmetro de 41,3 mm e altura total de 92 mm. Entretanto, deve-se ressaltar que a extremidade pontiaguda do cone deve ser arredondada de tal forma a estabelecer um dispositivo com altura global de 88,9 mm (maiores detalhes na Figura 2.34). • uma haste metálica, que deve ser acoplada ao cone, com a função de servir de guia
durante a execução do ensaio.
• finalizando, cabe lembrar que a haste e o cone devem ser ajustados para se obter uma massa total de 200 g.
Logo após o procedimento de mistura, uma amostra de argamassa foi retirada para preencher três recipientes apropriados, nos quais eram realizados os ensaios de penetração de cone. Nessa etapa, a amostra foi colocada no recipiente cilíndrico, procurando distribuí- la em três camadas iguais ao longo da altura. Em cada camada, foram aplicados 20 golpes, com espátula, de forma a permitir uma adequada acomodação e homogeneidade. Durante a execução do ensaio, a amostra foi colocada rente à parte inferior do cone de tal forma que o mesmo ficasse no ponto correspondente ao eixo do recipiente cilíndrico, tocando na superfície da amostra. Na seqüência, o dispositivo cônico era liberado em queda livre, permitindo que o mesmo penetrasse na amostra colocada abaixo. Passados 10 s, registrava-
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se o valor da profundidade de penetração do cone em mm. Adotou-se, como resultado, a média de três determinações consecutivas realizadas em amostras diferentes de uma mesma argamassa.
Algumas das etapas do ensaio de penetração de cone estão ilustradas na Figura 3.5
a) Vista lateral do equipamento utilizado b) Detalhe do dispositivo de medida da profundidade de penetração do cone
c) Penetração do cone durante o ensaio
Figuras 3.5- Dispositivos utilizados durante o ensaio de penetração de cone
3.3.3- Ensaio de tensão de escoamento – Método vane test
O método vane test ou ensaio de palheta foi utilizado neste trabalho na determinação da tensão de escoamento das argamassas. O procedimento usado baseou-se na referência BAUER et al., (2004), que apresenta um resumo da rotina de ensaio a ser seguida durante a avaliação de uma argamassa de revestimento.
As características do equipamento utilizado, bem como dos dispositivos são:
• a base de medida similar ao dispositivo apresentado na Figura 2.8-a, com uma mola de torção com constante de 2,32x10-3 N.m/o;
• uma palheta, tendo duas lâminas em cruz com altura de 50 mm e largura de 25 mm; • um porta amostra cilíndrico, com diâmetro de 100 mm e altura de 100 mm,
compatíveis com a palheta utilizada (conforme recomenda NGUYEN et al. (1985)); • finalizando, uma taxa de cisalhamento ou velocidade angular, utilizada durante a
execução do ensaio, de 0,1 rpm.
Quanto ao procedimento de preparo da amostra, o mesmo era similar ao utilizado no ensaio de penetração de cone, ou seja, após a mistura, o material era colocado no recipiente de ensaio em três camadas iguais, sendo aplicado em cada uma 20 golpes com espátula. Cabe destacar que se deve ter certa atenção, durante esta etapa, para se evitar o aparecimento de vazios na região de interface entre a palheta e a amostra, fato que pode comprometer o resultado.
O ensaio era realizado a partir da introdução da palheta na amostra até que a mesma transpassasse um valor igual ao seu diâmetro, no caso 25 mm. Na seqüência, o equipamento era ajustado para aplicar uma tensão de cisalhamento na amostra a uma velocidade aproximada de 0,1 rpm. Com o auxílio do torquímetro, localizado na parte superior do equipamento, registrava-se o torque máximo necessário para romper a camada de argamassa localizada em volta da palheta. Com o torque máximo, obtido durante o ensaio (Tm) e as dimensões da palheta (D – diâmetro e H - altura), a partir da Equação 2.18, determinava-se a tensão de escoamento da argamassa.
Os resultados considerados, na avaliação de cada argamassa, correspondem à média de três determinações consecutivas, realizadas em amostras diferentes de uma mesma argamassa. Alguns dos dispositivos utilizados, durante o ensaio, estão apresentados na Figura 3.6.
a) Vista lateral do equipamento utilizado b) Detalhe do dispositivo de medida do torque
c) Torquímetro do equipamento d) Jogo de palhetas do equipamento Figura 3.6- Dispositivos utilizados pelo método vane test
3.3.4- Ensaio da mesa de consistência
O ensaio da mesa de consistência foi empregado neste estudo visando à determinação do índice de consistência das argamassas. Como referência de procedimento de ensaio, utilizou-se a norma NBR 13276 (1995).
O equipamento utilizado, bem como os dispositivos, correspondem, basicamente, a mesa para índice de consistência, o molde tronco cônico, um soquete metálico e um paquímetro, todos em conformidade com a norma NBR 7215 (1996), que especifica as características da mesa de consistência para determinação do índice de consistência.
Quanto ao procedimento de ensaio, cabe destacar que, logo após o processo de mistura, uma amostra de argamassas era retirada e utilizada na execução do ensaio, obedecendo às etapas:
• preenchimento do molde tronco cônico em três camadas igual ao longo da altura, sendo aplicada em cada uma 15, 10 e 5 golpes, respectivamente;
• retirada do molde tronco cônico e limpeza do excesso de argamassa; e
• na seqüência, aplicação de determinado número de golpes na amostra, utilizando a altura de queda padrão da mesa de consistência.
Os resultados obtidos, individualmente, na avaliação de cada argamassa correspondem à média de duas determinações consecutivas, realizadas em amostras diferentes de uma mesma argamassa. Os dispositivos utilizados e a seqüência de ensaio são ilustrados na Figura 3.7.
a) Preparo da amostra b) Amostra depois de retirado do molde
c) Medida do espalhamento no início do ensaio d) Medida do espalhamento ao término do ensaio Figura 3.7- Ensaio da mesa de consistência
3.3.5- Ensaio de perda de água sob sucção
O ensaio de perda de água sob sucção foi assim definido, tendo em vistas, avaliar, de forma indireta, a capacidade da argamassa em exibir certa tendência a exsudar. A idéia proposta foi avaliar, em poucos minutos, a quantidade de água livre capaz de contribuir,
potencialmente, para o fenômeno de exsudação das argamassas. Tal método tem, como princípio de execução, o procedimento utilizado por DO Ó (2004) no estudo da retenção de água de argamassa, que segue recomendações do procedimento CSTB 2669-4 (1993). Nesse método, a argamassa é submetida a uma pressão de sucção de 50 mmHg em uma aparelhagem composta por um funil (funil de Büchner modificado) e uma bomba de vácuo, sendo avaliada a perda de água em determinados intervalos de tempos. Entretanto, para o presente estudo, o valor considerado foi obtido logo no primeiro minuto, após o início do processo de sucção.
A realização do ensaio consiste na execução das etapas descritas a seguir (DO Ó, 2004): • colocar o papel-filtro sobre o funil e umedecê-lo;
• retirar o excesso de água do papel-filtro, acionando a bomba de vácuo e aplicando ao conjunto uma sucção de 50 mm Hg durante aproximadamente 90 segundos; • pesar o conjunto funil/papel-filtro úmido em balança com resolução de 0,01g e
registrar sua massa (Mfv);
• preencher o prato do funil com uma amostra de argamassa até um pouco acima da borda e adensá-la com 37 golpes, sendo 16 desses aplicados, uniformemente, junto à borda e 21 na parte central;
• retirar o excesso de argamassa mediante o uso de uma régua metálica, de tal forma a obter uma superfície plana.
• limpar a parte externa do funil e, assim, pesá-lo em uma balança, com resolução de 0,01g, registrando a massa do conjunto funil e amostra de argamassa (Mfc);
• submeter a amostra de argamassa a uma pressão negativa (sucção) correspondente à coluna de 50 mmhg durante o intervalo de tempo de 1,0 min19. Feita a sucção, registrar a massa correspondente ao conjunto funil e amostra de argamassa (Mfi).
Com os dados obtidos do ensaio, a partir da Equação 3.1, determina-se a retenção de água da argamassa.
(
)
*100 * 1 ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − − − = fv fc fc M M af a Mfi M Ra (3.1) onde:Ra = retenção de água, em %;
Mfv= massa do funil vazio e filtro, em g;
Mfc= massa do funil cheio e filtro, em g;
Mfi= massa do funil para o tempo “i” de exposição à sucção, em g;
a/af = relação água/argamassa fresca;
w w M M M af a + = (3.2) Mw= massa total de água utilizada na argamassa, em g;
M = soma das massas dos componentes anidros da argamassa (cimento cal e areia).
As características dos dispositivos utilizados estão descritas na Figura 3.8
a) Dispositivo utilizado no ensaio de perda de água por sucção
b) Pesagem do funil com argamassa após a sucção
Figura 3.8- Funil de Bücnher utilizado no ensaio de perda de água por sucção
Cabe lembrar que a perda de água por sucção, neste estudo, foi adotada numericamente igual ao valor determinado pela Equação 3.3, sendo Pag a perda de água e Ra o valor da retenção de água após 1 min de sucção (ambos em %).
Ra
Pag=100− (3.3)
3.3.6- Ensaio de cisalhamento direto
O ensaio de cisalhamento direto não é, comumente, utilizado no estudo de argamassa de revestimento. Esse material, apesar das semelhanças com determinados tipos de solo, possui características e parâmetros de interesse bastante diferenciados, que precisam ser
melhor explorados. O ensaio de cisalhamento foi introduzido na presente pesquisa, tendo como objetivo avaliar os parâmetros atrito interno, coesão, além das curvas tensão versus deformação das argamassas. Os equipamentos e dispositivos necessários ao ensaio são:
• máquina apropriada para cisalhamento direto com instrumentação para realizar e armazenar leituras de deslocamento horizontal, vertical e tensão normal e de cisalhamento, ao longo do tempo (Figura 3.10-c); e
• porta-amostra apropriado para ensaio de cisalhamento direto com dimensões de 6 x 6 cm, conforme Figura 3.10-a e b.
A seqüência de ensaio segue as etapas:
• preenchimento do porta-amostras com argamassa, em uma única camada, procurando acomodar o material com o auxílio de uma espátula. Essa tarefa foi executada, aplicando-se cerca de 15 golpes com espátula;
• transporte do material para a máquina de cisalhamento direto e aplicação da primeira carga normal que, no caso, foi de 25 kPa; e
• na seqüência, aplicação da tensão de cisalhamento a uma velocidade de 1,524 mm/min, até que fosse identificado o escoamento do material.
Tal procedimento era seguido para outras duas cargas normais diferentes, no caso 50 e 100 kPa. A seqüência de três cargas normais é necessária para a obtenção dos valores de ângulo de atrito interno e coesão, parâmetros fornecidos neste ensaio (conforme ilustra a Figura 3.9). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Deslocamento Horizontal (mm) T e n são C is a lh an te (k Pa )
Tensão Normal = 25kPa" Tensão Normal = 50kPa" Tensão Normal = 100kPa"
a) Gráfico tensão versus deformação
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Tensao Normal (kPa)
T ens ao C is a lhant e ( k P a ) Coesão Ângulo de atrito i
b) Determinação da coesão e do ângulo de atrito Figura 3.9- Exemplo de resultado obtido no ensaio de cisalhamento direto
Como resultado, também, analisou-se a curva de tensão de cisalhamento em função da deformação horizontal, para cada carga normal obtida durante o ensaio.
Cabe destacar que os resultados obtidos individualmente na avaliação de cada argamassa correspondem a uma determinação, para cada carga normal, realizada em amostras diferentes de uma mesma argamassa.
Alguns dos dispositivos, utilizados durante o ensaio, estão apresentados na Figura 3.10.
a) Vista lateral do porta-amostra b) Vista superior do porta-amostra
c) Equipamento utilizado no ensaio de cisalhamento d) Dispositivo de aplicação da carga normal
e) Amostra de argamassa após cisalhamento Figura 3.10- Ensaio de cisalhamento direto