3.2.1 Produção dos Corpos de Prova
Os ensaios e montagem dos corpos de prova foram realizados no Centro de Concreto e Argamassa, anexo ao Núcleo de Práticas Tecnológicas do Centro Universitário Christus (Unichristus), localizado no município de Fortaleza-CE.
Os materiais, citados nos itens anteriores, utilizados para a produção desses corpos de prova foram adicionados em devidas proporções de teste e conforme cada tipo de traço. Os corpos de prova produzidos são do tipo cilíndricos de dimensões padrões, especificadas na Figura 9.
Figura 9 - Dimensões dos corpos de prova
Fonte: Autor
Para a produção dos corpos de prova, utilizou-se o traço de concreto leve 1: 2,92: 1,38: 0,69: 0,002 (cimento: areia: argila expandida: água: aditivo) desenvolvido por Sacht; Rossignolo; Santos (2010) e usado como referência, fazendo as adaptações necessárias para o presente trabalho. Foi nomeado como Traço 1, tendo como agregado graúdo formado 100% de argila expandida, o traço de referência de concreto leve convencional. Os valores apresentados por esse traço referência serviram como comparativo para os valores de testes apresentados pelos outros traços.
Nos demais traços foram feitas substituição da quantidade de agregado graúdo de argila expandida por poliuretana. Sendo o traço 02 com substituição de 25%; o traço 3, 50%; o traço 4, 75% e o traço 5 tendo a quantidade de agregado graúdo totalmente substituído por poliuretana. Para isso foi utilizado o método de substituição por volume, com o emprego da Equação 3, em que mPU é a massa de poliuretana em kg; mAE a massa de argila expandida em kg; ϒPU a massa específica da poliuretana em kg/m³ e ϒAE a massa específica da argila expandida em kg/m³
PU PU AE AE γ m = m γ (3)
A quantidade de cada material e o valor do percentual de cada agregado nos traços de concreto são mostrados na Tabela 3.
Tabela 3 - Quantitativo dos materiais em cada traço de concreto desenvolvido.
Traço Cimento Areia Aditivo Água PU AE
1 4,1kg 12kg 31mL 2,83L - 4,80kg 2 44g 3,60kg 3 87g 2,40kg 4 131g 1,20kg 5 175g -
Traço 1 = 100% de AE e 0% de PU; Traço 2 = 75% de AE e 25% de PU; Traço 3 = 50% de AE e 50% de PU; Traço 4 = 25% de AE e 75% de PU; Traço 5 = 0% de AE e 100% de PU. Fonte: Autor.
3.2.2 Pré Molhagem da poliuretana e betonagem do concreto
Seguindo a NBR NM 15116 (ABNT, 2004), faz-se necessário fazer uma compensação na quantidade de água na massa do concreto em razão da PU possuir altos níveis absorção de água, realizando uma pré-molhagem com 60% dessa taxa, por um período de 10 minutos. Os ensaios para que seja obtido a taxa de absorção da PU foi baseada nas diretrizes da NBR NM 53 (ABNT, 2009).
Diante dos resultados, é realizada essa pré molhagem para posteriormente todos os materiais referentes a cada traço serem encaminhados para a mistura na betoneira, até a obtenção de uma massa de concreto uniforme.
3.2.3 Moldagem dos Corpos de Prova
Para a moldagem dos corpos de prova foram seguidas as diretrizes presentes na NBR 5738 (ABNT, 2015): primeiramente, (1) é preenchido metade do molde cilíndrico com a massa de concreto, e aplicado 12 golpes de compactação com a haste cilíndrica, (2) completa o molde cilíndrico com a massa de concreto e aplica mais 12 golpes de compactação com a haste cilíndrica, de forma que esses golpes não atinjam a camada mais inferior, por último (3) é feita a regularização do topo do molde, de forma a retirar os excessos de massa de concreto do topo do molde cilíndrico. Todo o processo é ilustrado na Figura 10.
Figura 10 - Montagem dos corpos de prova.
Fonte: Autor.
As diretrizes da norma NBR 5739 (ABNT, 2018), determina que sejam realizados testes no concreto em idades específicas: 07 e 28 dias. Por isso, foram preparados seis corpos de prova para cada traço (Figura 11), sendo reservado três corpos de prova para realização dos testes em cada período de idade.
Figura 11 - Corpos de Prova nos moldes cilíndricos
Após um período de 24 horas, cada corpo prova montado foi desmoldado e imerso em um recipiente cheio de água, a fim de que seja feito o processo de cura saturada até o momento da realização dos testes.
3.2.4 Análise da Densidade
Decorrido o período necessário de cada idade de cura, os corpos são retirados do meio saturado. Após a retirada dos corpos de prova da cura em água, realizou-se a secagem e as medição das dimensões de cada corpo e prova – diâmetro (D) e altura (h) – e numa balança de precisão foi medida os valores de massa (m).
Os valores obtidos foram usados para o cálculo da densidade (d) de cada traço em kg/m³, por meio da Equação 4.
2 m 4 d =
π D h (4)
3.2.5 Avaliação do concreto no estado rígido
Os ensaios adotados para serem realizados no concreto rígido foram o teste de resistência à compressão e à tração por compressão diametral, realizados na prensa elétrica de modelo FT 01 com N/S do fabricante FtForTests. Para os ensaios, foram realizados testes em três corpos de prova de cada traço, aos 07 dias e aos 28 dias de idade de montagem.
Baseando-se na NBR 5739 (ABNT, 2018), a Figura 12 ilustra o posicionamento do corpo de prova na prensa para a aplicação da carga e realização do teste de resistência a compressão.
Figura 12 - Posicionamento da Carga Para Realização do Teste de Resistencia à Compressão
Fonte: Autor.
O valor da carga de ruptura (F) é apresentado na prensa, e através da Equação 5 é encontrado o valor em Mpa de resistência a compressão (Rc).
c 2 F 4 R = D (5)
Nos ensaios de resistência à tração por compressão diametral, os rompimentos dos corpos de prova tem a aplicação da carga no diâmetro do corpo de prova, conforme ilustrado na Figura 13 e seguindo a norma NBR 7222 (ABNT, 2011).
Figura 13 - Posicionamento da carga para o teste de resistência à tração por compressão diametral
Fonte: Autor.
O valor da carga de ruptura (F) é apresentado na prensa, e através da Equação 6 é encontrado o valor em Mpa de resistência por compressão diametral (Rt), em que D é o diâmetro e h é a altura dos corpos de prova.
t 2 F R = D h (6) 3.2.6 Avaliação microestrutural
Após o rompimento dos corpos de prova nos testes realizados no estado rígido, seriam separados pedaços de amostras do concreto de cada traço e em cada idade de rompimento para a realização das avaliações microestrutural (FTIR, TGA e MEV).
Para a FTIR, as amostras são maceradas em almofariz de ágata e prensadas em forma de pastilhas, sendo registrados os espectros pelo aparelho Shimadzu FTIR 8300. Para a TGA, com faixa de temperatura entre 0 e 900°C, com razão de aquecimento de 10°C/min, e medições feitas pelo aparelho TGA Q50 V20.13 Build 39 da TA Instruments (CARVALHO, 2013). As medidas de MEV serão realizadas
na Central Analítica (UFC) em um Microscópio Eletrônico de Varredura Quanta 450 FEG– FEI com voltagem de 20kV com EDS/EBSD.
Os testes seriam realizados nos laboratórios da Universidade Federal do Ceará (UFC), porém não foram possíveis de serem realizados porque, no primeiro semestre do presente ano 2020, o mundo passou por uma pandemia do COVID-19, causada pelo coronavírus SARS-CoV-2, no qual houve uma paralisação das atividades e aglomeração de pessoas nos mais diversos setores de serviços como tentativa de barrar a disseminação e contaminação da doença (SAÚDE, 2020). Dessa forma, os laboratórios onde seriam realizados tais ensaios ficaram impossibilitados de funcionar a tempo da conclusão do presente trabalho.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Foram realizados procedimentos experimentais com o objetivo avaliar o desempenho do concreto leve incorporado com espuma de PU quanto às propriedades físicas e à resistência mecânica, comparativamente ao concreto com argila expandida. Os resultados obtidos para os ensaios densidade, resistência à compressão axial e resistência à tração por compressão diametral do concreto desenvolvido foram descritos a seguir.