Ensaios de determinação da cor e do brilho

Apesar de não influenciar as propriedades mecânicas do material em si, o aspecto e a estética de um material e sua evolução ao longo do tempo assumem cada vez mais relevância nas aplicações da engenharia civil. De facto, nos dias de hoje, existe grande variedade de escolha de materiais de construção o que gera maior competitividade sendo que qualquer ponto forte de um elemento, se torna numa vantagem em relação aos restantes. Em termos de casos de aplicação à vista desarmada, são muitas vezes pedidas em cadernos de encargos qualidades estéticas cada vez mais exigentes, sendo que o controlo do comportamento e susceptibilidade à exposição a raios ultra violetas, vento e chuvas são neste sentido aspectos relevantes, nocivos à cor e brilho dos materiais. Como tal, os provetes utilizados para estes ensaios foram os situados no terraço do LNEC, expostos ao envelhecimento natural.

3.5.2.1 Ensaio de determinação da cor

O ensaio de determinação da cor foi realizado num laboratório do LNEC/NMO e tem como objectivo a medição da cor de amostras através de um colorímetro esférico. O ensaio teve por base a norma ISO 7724 [3.9,3.10], intitulada de "colorimetria de tintas e vernizes: princípios gerais e medição de cor." Esta norma descreve métodos para a determinação instrumental das coordenadas de cor e suas variações de modo a tornar possível a descrição objectiva destas diferenças entre um provete envelhecido e um provete de referência, não envelhecido.

Para a realização do ensaio, foi necessário que os provetes utilizados se apresentassem planos, limpos e as suas dimensões fossem adequadas à porta de entrada do colorímetro, não

apresentando menos de 10 mm de diâmetro. Para tal, foram utilizados os provetes destinados aos ensaios de tracção, por serem estes os únicos a garantir as dimensões desejadas [3.10].

A cor pode ser caracterizada para um observador e uma fonte luminosa definida, através de coordenadas de um ponto situado num espaço tridimensional formado por três vectores perpendiculares entre si. Existem diversos sistemas de coordenadas de cor, sendo correntemente recomendados dois deles. O sistema colorimétrico standard CIE 1964 e o sistema espacial de cor CIE 1976 (L*a*b*) [3.9]. Optou-se por utilizar o segundo sistema, mais recente, e que actualmente se considera mais adequado para avaliação de diferenças de cor.

O sistema CIELab (também conhecido simplesmente por L*,a*,b*) utiliza, como referido, um espaço de definição vectorial, tridimensional. Resumidamente, o eixo vertical é composto pela letra L e o seu valor varia entre 0 e 100, correspondendo 0 à cor preta e 100 à branca. Perpendicularmente, existem os outros dois campos vectoriais, a e b. O campo a varia no seu sentido negativo para tonalidades verdes e positivo para vermelhas, enquanto o campo b varia entre tonalidades azuladas e amareladas da mesma forma. A Figura 3.20 representa um esquema deste sistema. As fórmulas específicas de cálculo de coordenadas foram obtidas automaticamente através do uso de programas específicos, estando referenciadas no ponto 3.2 da norma [3.9].

Figura 3.20 - Sistema CIELab [3.11]

O aparelho utilizado (Figura 3.21) consistiu no colorímetro Color eye 3000 de marca Macbeth equipado com esferas ópticas e uma fonte de iluminação a Xénon. O alcance espectral está situado na gama 360-740 nm com um intervalo de 20 nm. O software associado à marca e consequentemente utilizado para tratamento de dados foi o Color iControl.

Figura 3.21 - Colorímetro

Inicialmente, foi necessário verificar se todo o equipamento estava devidamente ligado e a adquirir correctamente a informação. O teste realizou-se ao abrir a campânula de protecção do equipamento, colocando o provete na área em que se queria registar a identificação de cor. Essa zona foi estimulada através do disparo da fonte luminosa. O ensaio consistiu na realização de três disparos, tri-estímulo, das zonas a identificar. Finalizado o ensaio, o procedimento foi repetido as vezes consideradas adequadas a uma boa caracterização de cor, pois a norma não é específica neste ponto. Da análise do ensaio, resultam não só valores para os vectores L*, a* e b*, mas também os valores da variação destes campos em relação a um ensaio padrão realizado da mesma maneira. Assim, foi possível obter um novo parâmetro, a variação global de cor, dada pelo símbolo ΔE*, que consiste na soma quadrática da variação dos campos vectoriais a*, b* e L*, respectivamente.

(3.2)

Optou-se por analisar neste procedimento três provetes teste, juntamente com a inclusão da mistura dos mesmos num único ensaio, de modo a ter um resultado mediano. Na Figura 3.22 encontra-se ilustrado um ensaio em execução.

3.5.2.2 Ensaio de determinação do brilho

O ensaio de determinação do brilho foi realizado no mesmo laboratório do procedimento descrito acima e tem como finalidade a determinação do brilho através da reflexão especular de revestimentos por pintura não metálica a 20º, 60º e 85º, de acordo com a norma ISO 2813 [3.12, 3.13]. Esta especifica o método experimental para a determinação do brilho especular através de um reflectómetro. O brilho especular consiste no rácio entre o fluxo luminoso reflectido de um objecto na direcção especular para um ângulo específico e o fluxo luminoso reflectido de um vidro com um índice de refracção de 1,567 nessa mesma direcção. De modo a definir a escala de brilho, uma placa de vidro preto polido com a taxa de reflexão de 1,567 é calibrado com um valor de referência para os três tipos de ângulos de incidência.

Para a realização do ensaio, encontra-se especificado que os provetes devem ter, se praticável, uma área planar de dimensões mínimas 150 × 100 mm, [3.12]. Desta forma, os ensaios referentes a esta secção foram efectuados nos provetes usados para os ensaios de cor, cujas dimensões são as maiores de todos os provetes da campanha experimental. A escolha da realização do ensaio sobre os mesmos provetes permite a análise de brilho e cor simultânea e complementar.

A escolha do ângulo de incidência depende do tipo de brilho de material. A utilização de 60º está preconizada como aplicação geral em qualquer tipo de superfície, embora seja mais adequado um ângulo de incidência menor, de 20º, para superfícies com elevado brilho, bem como um maior, de 80º, para superfícies que apresentem pouco brilho [3.12]. Realizaram-se os ensaios na totalidade dos ângulos, efectuando-se seis medições por amostra como especificado na norma, uma vez que o ensaio é simples e de rápida execução.

As medições são efectuadas com recurso a um brilhómetro da marca Novo-Gloss, representado na Figura 3.23.

O procedimento de ensaio iniciou-se com a definição do ângulo de incidência, a calibração inicial do aparelho e a posterior medição do brilho das amostras. A calibração é efectuada de acordo com a especificação do manual de utilização, existindo para o efeito uma caixa com duas superfícies de referência padrão. A primeira consiste numa esponja preta cujo brilho tem o valor de 0, indicando ausência de reflexão, e a segunda consiste numa cerâmica preta polida, referida acima, cujo brilho tem um valor pré-definido para cada ângulo de incidência, fornecido no respectivo certificado de calibração.

Procedeu-se à colocação do aparelho em cada uma das superfícies efectuando a respectiva medição e ajuste de valor de brilho obtido, até este se encontrar em conformidade com o valor padrão. A Figura 3.24 indica a zona de incidência do aparelho e as duas superfícies de calibração.

Figura 3.24 - Brilhómetro e superfícies de calibração

Estando o ângulo definido com a respectiva calibração efectuada, foi necessária a medição do brilho dos provetes a ensaiar. Para realizar a medição, a zona de incidência do foco de luz foi colocada em seis zonas diferentes da amostra, três em cada lado, sendo registado o valor correspondente. Foram realizadas três medições de cada lado devido à diferença de aspecto observada nas superfícies dos provetes, sendo um lado mais fibroso (parte interior do perfil RHS, não exposta) do que o outro.