Os materiais que contêm ferro, níquel e cobalto são fortemente atraídos entre si quando são magnetizados. Estes materiais denominam-se de ferromagnéticos. Outros materiais como por exemplo o betão, são pouco atraídos por campos magnéticos. Estes tipos de material são designados por paramagnéticos. As fibras incorporadas neste material exibem um comportamento ferromagnético. [8] Lataste et al [32] demonstrou que o método da resistividade magnética deteta a orientação das fibras, sendo, no entanto, incapaz de fornecer informação sobre a concentração de fibras uma vez que que a resistividade é influenciada pela presença de fibras e também pelos electrólitos presentes nos poros. Desta forma o efeito da condução das fibras levou ao desenvolvimento de outro método baseado nas propriedades magnéticas das fibras.[2]
O princípio do método baseia-se no facto de que a presença e a posição relativa das fibras no betão reforçado com fibras modificam as linhas do campo magnético provocadas por uma sonda magnética. No âmbito do projecto em que se insere este trabalho foi desenvolvido um método de medição de permeabilidade magnética que se baseia numa sonda composta por um núcleo de ferrite envolvido por duas bobinas. Essa sonda foi ligada a uma ponte de medida RLC modelo IX 3131 Metrix©, o que permitiu obter valores de indutância para frequências de 1HZ e 120KHZ., como pode ser visto na Fig.4.13.
Fig.4. 13 Sonda magnética para medição da permeabilidade 4.5.1 INDUTÂNCIA MAGNÉTICA
A indutância pode ser entendida como a capacidade de uma bobina criar um fluxo magnético. Inserindo o betão no circuito magnético de uma bobine, a medição da sua indutância permite medir indirectamente a permeabilidade magnética do betão, por comparação das indutâncias da bobine e do betão e da bobine e do ar.[2]
A expressão que permite calcular a indutância de um determinado meio material é dada pela equação (5).
(5)
Onde L é a indutância, µ0 é a permeabilidade magnética do vácuo (4.π.10-7 H/m), µr é a
permeabilidade magnética do meio em análise, N é o número de espiras, A é a área do núcleo envolvido pelas espiras e l é o comprimento envolvido pelo cabo ao longo das espiras.
Através da sonda construída obtém-se dois valores de indutâncias, nomeadamente a do meio, L1 e a do ar, L2. Sabendo que os valores de N, A, l, são constantes, consegue obter-se a permeabilidade magnética do meio através da equação (6).
Nesta fase do trabalho pretendia-se avaliar a permeabilidade magnética do conjunto da matriz cimenticea com as fibras metálicas incorporadas, comparando os resultados obtidos entre o material em estudo e a composição de referência. Foi, por isso, medida a permeabilidade em dois sentidos diferentes, a 0º (direcção longitudinal) na direcção perpendicular ao plano de fratura e a 90º (direcção transversal) na direcção paralela ao plano de fratura dos provetes como está esquematizado na Fig.4.14.
Fig.4. 14 Representação esquemática dos sentidos de medição adotados. 4.5.2 RESULTADOS DOS ENSAIOS DA PERMEABILIDADE MAGNÉTICA
Depois de realizado o ensaio nos 10 provetes obtiveram-se resultados para as frequências de 120Hz e de 1KHz, no entanto, apenas serão tidos em consideração os resultados do ensaio para 1Khz, uma vez que, aquando da medição dos valores da indutância, é também medido um fator de qualidade dos valores medidos. Este fator de qualidade é sempre mais elevado para uma frequência de 1 KHz, o que significa que estes valores são mais precisos e próximos do real, pelo que serão estes os valores analisados daqui em diante.
A tabela dos resultados obtidos pode ser vista em anexo, no entanto, apresenta-se de seguida o gráfico da Fig.4.15 que permite ter uma perceção clara dos resultados do ensaio.
Fig.4. 15 Gráfico representativo dos resultados do ensaio de permeabilidade magnética para os provetes com e sem orientação
Na Fig. 4.15 distinguem-se duas zonas diferentes separadas por uma linha, que divide a orientação a 0º - direcção longitudinal, abaixo da diagonal e a orientação das fibras a 90º- direcção transversal acima da diagonal. Como se pode ver no gráfico anterior mediram-se 6 placas sem orientação, duas com orientação magnética e duas com orientação pelo fluxo.
Para as placas sem orientação é evidente a falta de padrão nos resultados, uma vez que as fibras se dispõem aleatoriamente, contudo verifica-se que nestes casos alguns resultados se aproximam da diagonal, o que vem confirmar esta aleatoriedade na distribuição das fibras aquando da betonagem e noutros ocorreu uma orientação natural das fibras na direcção longitudinal.
Para as placas orientadas de forma magnética, o valor da permeabilidade é mais elevado na direcção longitudinal, sendo que os resultados se localizam abaixo da diagonal como já seria de prever.
No caso das placas orientadas pelo fluxo, também se verifica que a permeabilidade magnética é maior na direcção longitudinal, sendo que esta é mais elevada do que no caso da orientação magnética. Desta forma conclui-se que foram conseguidos resultados satisfatórios de orientação através deste método. Os valores obtidos podem também ser comparados aos resultados do ensaioDEWS, uma vez que, já neste ensaio os resultados foram mais razoáveis no caso da orientação por fluxo, o que indicia o facto de as fibras estarem melhor orientadas, aumentando a permeabilidade na direcção longitudinal e, consequentemente, aumentando a resistência à tração do ensaio DEWS.
4.5.3 ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS RESULTADOS OBTIDOS COM A COMPOSIÇÃO DE REFERÊNCIA
O mesmo ensaio de permeabilidade magnética foi feito para os provetes da composição de referência com sílica de fumo e os resultados podem ser analisados no gráfico da Fig.4.16.
Fig.4. 16 Gráfico representativo dos resultados do ensaio de permeabilidade magnética para a composição de referência.
Os resultados são bastante similares aos obtidos anteriormente. Nesta composição não foi aplicado o método de orientação por fluxo, contudo verifica-se uma similaridade entre os resultados obtidos através da orientação magnética nas duas composições. Como era previsível, nas placas sem orientação os resultados da permeabilidade foram variáveis, sendo relativamente próximos da diagonal, tal como acontecera com a matriz incluindo metacaulino. Esta análise comparativa permite concluir que, de facto, a matriz cimenticea em nada influencia os resultados da permeabilidade magnética, estando estes unicamente ligados à orientação e distribuição das fibras metálicas.