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CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DAS PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO NO ESTADO FRESCO

ENG. JOSÉ GETULIO GOMES DE SOUSA

TESE DE DOUTORADO EM ESTRUTURAS E CONSTRUÇÃO CIVIL

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ESTRUTURAS E CONSTRUÇÃO CIVIL

FACULDADE DE TECNOLOGIA

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

i




CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DAS PROPRIEDADES DAS

ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO NO ESTADO FRESCO

ENG. JOSÉ GETULIO GOMES DE SOUSA

ORIENTADOR: PROF. DR. ELTON BAUER

TESE DE DOUTORADO EM ESTRUTURAS E CONSTRUÇÃO

CIVIL

PUBLICAÇÃO: E.TD – 010A / 05

BRASÍLIA/DF: NOVEMBRO DE 2005

ii




CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DAS PROPRIEDADES DAS

ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO NO ESTADO FRESCO

JOSÉ GETULIO GOMES DE SOUSA

TESE DE DOUTORADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DA FACULDADE DE TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM ESTRUTURAS E CONSTRUÇÃO CIVIL.

APROVADA POR:

BRASÍLIA/DF, 23 DE NOVEMBRO DE 2005

iii

FICHA CATALOGRÁFICA SOUSA, JOSÉ GETULIO GOMES DE Contribuição ao Estudo das Propriedades das Argamassas de Revestimento no Estado Fresco. [Distrito Federal, 2005]. xxiv, 233p., 297 mm (ENC/FT/UnB, Doutor, Estruturas e Construção Civil, 2005). Tese de Doutorado – Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. 1. Argamassas 2. Trabalhabilidade 3. Reologia 4. Revestimento I. ENC/FT/UnB II. Título (série)

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

SOUSA, J. G. G. (2005). Contribuição ao Estudo das Propriedades das Argamassas de

Revestimento no Estado Fresco. Tese de Doutorado, Publicação E.TD 010A/05,

Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF,

233p.

CESSÃO DE DIREITOS

AUTOR: José Getulio Gomes de Sousa.

TÍTULO: Contribuição ao Estudo das Propriedades das Argamassas de Revestimento no

Estado Fresco.

GRAU: Doutor ANO: 2005

É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta tese de

doutorado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e

científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação

de mestrado pode ser reproduzida sem autorização por escrito do autor.

_________________________________ José Getulio Gomes de Sousa Rua Dom Vilas Boas, 79 Bairro: Jardim 13 de Maio – CEP 58725-220 – João Pessoa/PB – Brasil E-mail: [email protected]

iv

DEDICATÓRIA

A Deus, por sempre guiar meus passos.

v

AGRADECIMENTOS

Ao se concluir um trabalho como este, tão importante para a minha realização pessoal

e profissional, faz-se necessário ressaltar o incentivo, a contribuíram ou participação,

direta ou indireta, de pessoas no desenvolvimento e na elaboração do mesmo. A

todas elas, os meus sinceros agradecimentos.

Ao professor e orientador Elton Bauer, pela confiança e reconhecimento do meu

trabalho desde o início, mediante uma orientação competente e provedora de

conhecimentos, durante toda a sua realização.

Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil da

Universidade de Brasília pelos ensinamentos transmitidos ao longo do curso e pela

amizade, em especial aos professores: Antônio Alberto Nepomuceno, Elton Bauer,

Guilherme S. Soares A. Melo e Rosa Maria Sposto.

À Universidade de Brasília por subsidiar, física e financeiramente, a realização deste

trabalho e à Universidade Federal do Vale do São Francisco, instituição da qual faço

parte, pelo incentivo durante a conclusão do mesmo.

Aos Laboratórios de Ensaio de Materiais e Geotecnia, nas pessoas dos professores

Elton Bauer e José Camapum de Carvalho, pela disponibilidade na realização dos

ensaios, por meio do uso de instalações e equipamentos, além da utilização de

materiais, de extrema importância para o desenvolvimento deste trabalho.

Aos técnicos dos laboratórios deste departamento: Severino, Xavier (Laboratório de

Ensaio de Materiais), Alessandro, Ricardo (Laboratório de Geotecnia) pelo auxílio na

execução dos ensaios.

Ao Centro Tecnológico de Engenharia Civil de Furnas Centrais Elétricas S. A., e à

empresa ICAL-Indústria de Calcinação Ltda pela viabilização na caracterização do

cimento e da cal utilizados na pesquisa.

vi

Ao senhor José Gonçalves, Chefe do Centro de Manutenção de Equipamentos da

Universidade de Brasília (CME/UnB), pela colaboração, incondicionalmente, prestada tendo

em vista o desenvolvimento dos experimentos desta tese.

Aos alunos do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil da

Universidade de Brasília, em especial: Carla, Cláudio, Dirceu, Élvio, Isaura, Nielsen,

Patrícia e Sávio, pelas valiosas discussões, além da amizade, companheirismo, ajuda

e incentivo.

A todos os amigos Engenheiros Civis formados pela Universidade Federal da Paraíba

no segundo semestre de 1998, principalmente àqueles que vieram para Brasília,

continuar os estudos: Andréa, Edith, Glauceny, Gustavo, Luciano, Marculino,

Silvrano, pela amizade e companheirismo.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq pelo

suporte financeiro.

À minha tia, Edjane, e ao meu primo, Murilo, que me acolheram carinhosamente em

Brasília, como um membro da família; à tia Socorro, que esteve sempre presente,

auxiliando-me e aos meus avós Genival e Lurdinha por estarem presentes em minha

vida.

À minha mãe, Maria de Fátima, pela dedicação e incentivo intenso na minha

formação, com valorosos conselhos, que me levaram sempre a decisões coerentes. A

meu pai, Francisco Rodrigues, pelos poucos, mas saudosos, momentos que passamos

juntos. A meu irmão, Judas Tadeu, pelo incentivo e conselhos importantes para a

minha formação. À minha esposa, Magna, pelo apoio incondicional durante o

desenvolvimento deste trabalho e à minha filha Laís, que serviu de fonte inspiradora

nos momentos difíceis.

A todos os meus amigos e familiares que, de certa forma, contribuíram para que

chegasse este momento.

vii

RESUMO

CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DAS PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO NO ESTADO FRESCO

Autor: José Getulio Gomes de Sousa Orientador: Elton Bauer Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil Brasília, novembro de 2005

O presente trabalho avalia experimentalmente as propriedades das argamassas de

revestimento no estado fresco, tendo em vista obter parâmetros capazes de definir

condições de trabalhabilidade. O estudo foi desenvolvido em argamassas mistas de

cimento, cal e areia, tradicionalmente utilizadas na execução dos sistemas de revestimento,

porém com propriedades no estado fresco ainda pouco caracterizadas. Como ferramentas,

foram utilizadas a mesa de consistência, o ensaio de penetração de cone, vane test,

cisalhamento direto e perda de água sob sucção. Os parâmetros fornecidos pelos métodos

foram maximizados e minimizados (em faixas de argamassas trabalháveis e não

trabalháveis) a partir de variações na granulometria, teor de água, teor e natureza dos

aglomerantes.

Os resultados demonstraram certa correlação entre os métodos durante a análise de um

mesmo grupo de argamassa. Os valores de espalhamento (mesa de consistência) e

penetração de cone apresentaram sensibilidade durante a avaliação da consistência.

Entretanto, no método vane test, a possibilidade de determinação da tensão de escoamento

permitiu uma avaliação mais precisa da consistência. Os parâmetros determinados no

ensaio de cisalhamento direto (coesão e atrito interno) favoreceram uma análise da

interação entre as partículas da argamassa, facilitando ou dificultado o cisalhamento entre

as camadas. Os resultados indicaram a existência de certo teor de aglomerante, que deve

estar presente para minimizar o atrito entre os grãos de agregado e favorecer a coesão entre

as partículas (coesão da argamassa). Complementando o estudo, o ensaio de perda de água

sob sucção definiu faixas bastante diferenciadas de argamassas com características

trabalháveis e não trabalháveis.

Valores de penetração de cone entre 45 e 55 mm, espalhamento entre 260 e 270 mm,

tensão de escoamento em torno de 1,25 kPa, perda de água menor que 15%, coesão maior

que 8 kPa e ângulo de atrito interno menor que 30o podem ser adotados como referência de

argamassas mistas de cimento e cal, trabalháveis para um processo de aplicação manual.

viii

ABSTRACT

CONTRIBUTION TO THE STUDY OF PROPERTIES OF FRESH RENDERING MORTAR

Author: José Getulio Gomes de Sousa Advisor: Elton Bauer Post-Graduation Program on Structures and Civil Construction Brasilia, November 2005

The present work makes an experimental assessment of the properties of fresh rendering

mortar, aiming at obtaining parameters capable of defining conditions of workability.

The study was developed in mortars of cement, lime, and sand mix, traditionally used in

the execution of rendering systems, but with the fresh state properties still very little

characterized. As tools, the methods used were the flow table, cone penetration, vane test,

direct shear, and loss of water under suction. The parameters given by the methods were

maximized and minimized (in workable and non-workable ranges of mortar) with

variations in granulometric distribution, content of water, and content and nature of

binders.

The results showed a certain correlation between the methods during the analysis of a same

group of mortar. The values of spreading (flow table) and cone penetration presented

sensitivity during the evaluation of consistency. However, in the vane test method, the

possibility of determining the yield stress enabled a more precise assessment of

consistency. The parameters determined in the direct shear essay (cohesion and internal

friction) favored an analysis of the interaction among mortar particles, making the shearing

between layers easier or more difficult. The results indicated the existence of a certain

content of binder which should be present to minimize the friction between the grains of

aggregate and favor the cohesion between the particles (cohesion of mortar).

Complementing the study, the essay of water loss under suction defined much

differentiated ranges of mortars with workable and non-workable characteristics.

Values of cone penetration from 45 to 55 mm, spreading from 260 to 270 mm, yield stress

around 1.25 kPa, water loss less than 15%, cohesion greater than 8 kPa, and angle of

internal friction less than 30o, can be adopted as a reference for mortars of cement and

lime mix, workable for a process of manual application.

ix

SUMÁRIO

Capítulo página

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Tabelas xiii

Lista de Figuras xvii

Lista de Símbolos e Abreviações xxii

1- INTRODUÇÃO 1

1.1- IMPORTÂNCIA DO TEMA 1

1.2- OBJETIVOS DA PESQUISA 6

1.3- ORIGINALIDADE DO TEMA 6

1.4- ESTRUTURA DA TESE 7

2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 9

2.1- EMBASAMENTO TEÓRICO SOBRE REOLOGIA 9

2.1.1- Fluidos newtonianos 10

2.1.2- Fluidos não newtonianos 12

2.1.2.1- Fenômenos não-newtonianos não dependentes do tempo 12

2.1.2.2- Fenômenos não-newtonianos dependentes do tempo 17

2.1.2.3- Viscoelasticidade 19

2.1.3- Princípio das técnicas utilizadas no estudo da reologia 21

2.1.3.1- Viscosimetria 21

2.1.3.2- Reometria 24

2.1.3.3- A técnica creep/recovery 26

2.2- PARÂMETROS DA MECÂNICA DOS SOLOS: TENSÃO DE

CISALHAMENTO, ATRITO INTERNO E COESÃO

29

2.2.1- Atrito interno 30

2.2.2- Coesão 32

2.2.3- Critérios de ruptura 33

2.3- PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO 38

2.3.1- Influência da pasta e dos agregados nas propriedades no estado fresco 38

x

2.3.2- Propriedades das argamassas relacionadas à produção dos revestimentos 40

2.3.2.1- Trabalhabilidade das argamassas 40

2.3.2.2- Consistência e plasticidade 44

2.3.2.3- Retenção de água 47

2.3.2.4- Exsudação 48

2.3.2.5- Teor de ar incorporado 48

2.3.2.6- Adesão 49

2.4- TÉCNICAS E ENSAIOS USUAIS NA CARACTERIZAÇÃO DAS

ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO

54

2.4.1- Técnicas convencionais 55

2.4.2- Técnicas reológicas 57

2.4.2.1- Tattersall two-point test 57

2.4.2.2- Bertta apparatus 59

2.4.2.3- O BTRHEOM Rheometer 60

2.4.2.4- CEMAGREF-IMG 61

2.4.2.5- Reômetro desenvolvido na Universidade Federal de São Carlos 62

2.4.2.6 – Considerações sobre as técnicas reológicas 63

2.5- CARACTERIZAÇÃO DOS ENSAIOS UTILIZADOS DURANTE A

PESQUISA

65

2.5.1- Ensaio da mesa de consistência 66

2.5.2- Ensaio de penetração de cone 69

2.5.3- Método vane test ou ensaio de palheta 73

2.5.4- Ensaio de cisalhamento direto 81

3- PROGRAMA EXPERIMENTAL 85

3.1- ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA EXPERIMENTAL 85

3.2- MATERIAIS 87

3.2.1- Cimento 87

3.2.2- Cal 88

3.2.3- Agregados 90

3.3- DESCRIÇÃO DOS MÉTODOS DE ENSAIO UTILIZADOS 93

3.3.1- Procedimento de preparo e mistura das argamassas 93

3.3.2- Ensaio de penetração de cone 94

3.3.3- Ensaio de tensão de escoamento – Método vane teste 95

xi

3.3.4- Ensaio da mesa de consistência 97

3.3.5- Ensaio de perda de água sob sucção 98

3.3.6- Ensaio de cisalhamento direto 100

3.4- ESTUDO PILOTO – AVALIAÇÕES PRELIMINARES 103

3.4.1- Apresentação do estudo piloto 103

3.4.2- Procedimento de mistura e seqüência de dosagem das argamassas no estudo

piloto

106

3.4.3- Apresentação dos resultados do estudo piloto 107

3.5- PROJETO EXPERIMENTAL 110

3.5.1- Projeto experimental I – Avaliação do método de penetração de cone 111

3.5.2- Projeto experimental II – Avaliação do método vane test 112

3.5.3- Projeto experimental III – Avaliação do método da mesa de consistência 113

3.5.4- Projeto experimental IV – Avaliação do método de perda de água 114

3.5.5- Projeto experimental V – Avaliação do método de cisalhamento direto 115

3.5.6- Projeto experimental VI – influência do teor de cimento nas propriedades das

argamassas no estado fresco

116

4- APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 118

4.1- PROJETO EXPERIMENTAL I – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE

PENETRAÇÃO DE CONE

118

4.2- PROJETO EXPERIMENTAL II – AVALIAÇÃO DO MÉTODO VANE TEST 123

4.4- PROJETO EXPERIMENTAL III – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DA MESA

DE CONSISTÊNCIA

126

4.4- PROJETO EXPERIMENTAL IV – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE PERDA

DE ÁGUA SOB SUCÇÃO

129

4.5- PROJETO EXPERIMENTAL V – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE

CISALHAMENTO DIRETO

140

4.6- PROJETO EXPERIMENTAL VI – INFLUÊNCIA DO TEOR DE CIMENTO

NAS PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO

149

5- DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 153

5.1- COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS OBTIDOS PELOS MÉTODOS

UTILIZADOS

153

xii

5.1.1- Comparação entre os resultados de penetração de cone e tensão de

escoamento

153

5.1.2- Comparação entre os resultados de penetração de cone e espalhamento 155

5.1.3- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e espalhamento 157

5.1.4- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento com os resultados

de coesão e ângulo de atrito interno

160

5.1.5- Comparação entre os resultados de espalhamento, coesão e ângulo de atrito

interno

163

5.2- ANÁLISE DAS CONDIÇÕES DE TRABALHABILIDADE COM BASE

NOS RESULTADOS FORNECIDOS PELOS DIFERENTES MÉTODOS DE

ENSAIO

167

5.3- ANÁLISE DOS PARÂMETROS DE MISTURA 175

6- CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 180

6.1- CONCLUSÕES 180

6.2- RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 185

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 186

APÊNDICES 195

APÊNDICE A- CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS 196

APÊNDICE B- RESULTADOS DO ESTUDO PILOTO 199

APÊNDICE C- RESULTADOS DO PROJETO EXPERIMENTAL I 200

APÊNDICE D- RESULTADOS DO PROJETO EXPERIMENTAL II 206

APÊNDICE E- RESULTADOS DO PROJETO EXPERIMENTAL III 209

APÊNDICE F- RESULTADOS DO PROJETO EXPERIMENTAL IV 212

APÊNDICE G- RESULTADOS DO PROJETO EXPERIMENTAL V 214

xiii

LISTA DE TABELAS Tabela Página Tabela 2.1- Resumo das características de um sólido elástico, fluido viscoso e fluido

viscoelástico (MACHADO, 2002)

21

Tabela 2.2- Valores típicos de ângulo de atrito interno de areias (PINTO, 2000) 36

Tabela 2.3- Fatores com influência direta nos valores do ângulo de atrito das areias

(adaptado de PINTO, 2000)

37

Tabela 2.4- Fatores que influenciam a trabalhabilidade do concreto no estado fresco

(PETRUCCI, 1987)

40

Tabela 2.5- Classificação das propriedades do concreto no estado fresco

(TATTERSALL, 1976)

41

Tabela 2.6- Fatores que influenciam a trabalhabilidade das argamassas (BAUER,

2004)

42

Tabela 2.7- Definições sobre trabalhabilidade aplicadas às argamassas de

revestimento

42

Tabela 2.8- Alguns exemplos de testes que se correlacionam com um fator (tensão

de escoamento ou viscosidade)

56

Tabela 2.9- Medidas de viscosidade e tensão de escoamento realizadas por diferentes

reômetros (BANFILL et al., 2000).

65

Tabela 2.10- Valores de índice de consistência encontrados na literatura 66

Tabela 2.11- Particularidades operacionais do método de penetração de cone 71

Tabela 2.12- Resumo dos resultados de penetração de cone obtidos no estudo de

ANGELIM (2000)

73

Tabela 3.1- Ensaios físicos realizados no cimento. 87

Tabela 3.2- Ensaios químicos realizados no cimento. 88

Tabela 3.3- Características físicas da cal. 89

Tabela 3.4- Características químicas da cal. 89

Tabela 3.5- Composição dos agregados em termos das frações consideradas na

pesquisa

91

Tabela 3.6- Caracterização física dos agregados utilizados na pesquisa 92

Tabela 3.7- Avaliação preliminar da consistência pelo método de penetração de cone 109

Tabela 3.8- Valores das relações Aglomerante/Agregado e Água/Agregado

utilizados no Estudo Piloto

110

xiv

Tabela 4.1- Resumo das proporções entre os materiais constituintes das argamassas

estudas de cada série

123

Tabela 4.2- Caracterização das etapas do ensaio da Mesa de Consistência 127

Tabela 4.3- Resumo dos resultados de tensão de cisalhamento máxima (Tm) com

seus respectivos valores de deformação horizontal (Dh) para cada série de argamassa

147

Tabela 5.1- Propriedades empíricas avaliadas durante o estudo das argamassas 167

Tabela 5.2- Avaliação empírica das argamassas estudas nos projetos experimentais 168

Tabela 5.3- Comparação entre os resultados obtidos nos projetos experimentais 172

Tabela 5.4- Resumo dos parâmetros medidos pelos métodos de ensaio 173

Tabela A.1- Granulometria das faixas utilizadas na composição dos agregados 195

Tabela A.2- Granulometria dos agregados utilizados na composição das argamassas 195

Tabela A.3- Propriedades dos agregados utilizados na composição das argamassas 195

Tabela A.4- Granulometria a laser do cimento utilizado na composição das

argamassas

197

Tabela A.5- Granulometria a laser da cal utilizada na composição das argamassas 198

Tabela B.1- Resultados das composições das argamassas obtidas no estudo de

dosagem, considerando cada tipo de agregado – Avaliador I

199


dosagem, considerando cada tipo de agregado – Avaliador II

199


dosagem, considerando cada tipo de agregado – Avaliador III

199

Tabela C.1- Valores de penetração de cone em função das variações nos teores de

aglomerante e água – Série AG 1

200

Tabela C.2- Valores estimados de relação Água/Agregado para valores de

penetração de cone iguais a 45, 50 e 55 mm – Série AG 1

200



201



201



202



202

xv



203



203



204



204


aglomerante e água – Série AG 4C (com cimento)

205

Tabela D.1- Valores de tensão de escoamento pelo método vane test em função das

variações nos teores de aglomerante e água – Série AG 1

206



206



207



207



208


variações nos teores de aglomerante e água – Série AG 4C (com cimento)

208

Tabela E.1- Valores de espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em

função das variações nos teores de aglomerante e água – Série AG 1

209



209



210



210



211


xvi

função das variações nos teores de aglomerante e água – Série AG 4C 211

Tabela F.1- Valores de Retenção de água Série – AG 1 212





Tabela F.6- Valores de Retenção de água Série – AG 4C 213

Tabela G.1- Resultados do ensaio de cisalhamento direto – Série AG1-5,5 214















Tabela G.16- Resultados do ensaio de cisalhamento direto – Série AG4C-5,5 229



Tabela G.19- Resumo dos resultados de tensão de cisalhamento máxima, coesão e

ângulo de atrito interno para cada série

233

xvii

LISTA DE FIGURAS Figura Página Figura 2.1- Esquema ilustrativo do experimento de Newton para a determinação da

viscosidade de fluídos

11

Figura 2.2- Hipótese de Reynolds para a dilatância (NAVARRO, 1997) 14

Figura 2.3- Comportamento da tensão de cisalhamento x taxa de cisalhamento 17

Figura 2.4- Fluidos tixotrópicos 18

Figura 2.5- Alguns exemplos mecânicos (sistema mola amortecedor) utilizados

para modelar o comportamento viscoelástico – (a) Modelo de Maxwell e (b)

Kelvin-Voigt.

20

Figura 2.6- Seqüência de execução do ensaio utilizando um procedimento

oscilatório (ROSAS, 2003)

25

Figura 2.7- Casos extremos, clássicos, obtidos durante uma análise por processo

oscilatório (ROSAS, 2003)

25

Figura 2.8- Resposta de vários tipos de materiais durante a aplição da técnica

creep/recovery: (a) aplicação da tensão por um determinado tempo, (b) sólido

elástico, (c) líquido viscoso, (d) sólido viscoelástico, (e) líquido viscoelástico

(STRUBLE et al., 2001)

26

Figura 2.9- Aplicação da técnica creep/recovery no estudo de pastas de cimento em

níveis de tensões abaixo e acima da transição sólido-líquido.( STRUBLE et al.,

2001)

28

Figura 2.10- Tensão de escoamento como uma função do tempo de hidratação de

pastas de cimento no estado fresco (STRUBLE et al., 2001)

28

Figura 2.11- Esquema demonstrando o problema de deslizamento entre dois corpos

(PINTO, 2000)

31

Figura 2.12- Transmissão de força entre partículas de areia e argila (PINTO, 2000) 32

Figura 2.13- Efeito da pressão capilar entre partículas causando a coesão aparente 33

Figura 2.14- Representação do critério de ruptura de Coulomb (CAPUTO, 1988) 34

Figura 2.15- Resultados típicos de cisalhamento em areias – (a) areia fofa e (b) areia

compacta (PINTO, 2000)

35

Figura 2.16- Relação entre a tensão de cisalhamento e tensão normal - caso das

areias (CAPUTO, 1988)

36

xviii

Figura 2.17- Relação entre constituintes e as propriedades de argamassas (RAGO e

CINCOTTO, 1997)

46

Figura 2.18- Caso geral do escoamento de um fluido em um plano inclinado (DE

LARRARD, 1999)

50

Figura 2.19- Aplicação de um fluido em uma superfície vertical (DE LARRARD,

1999)

51

Figura 2.20- Tendência ao escorregamento seguido de destacamento observado nas

argamassas, instantes após a sua aplicação no substrato

53

Figura 2.21- Comportamento reológico dos materiais (FERRARIS, 1999) 54

Figura 2.22- Esquema do equipamento desenvolvido por Tattersall – Two point test

(TATTERSALL et al., 1979)

58

Figura 2.23- BML viscometer (BANFILL et al. 2000) 59

Figura 2.24- IBB Concrete Rheometer (BANFILL et al. 2000) 59

Figura 2.25- Reômetro BTRHEOM (DE LARRARD, 1999) 60

Figura 2.26 – CEMAGREF-IMG (BANFILL et al. 2000) 61

Figura 2.27- Esquema da instrumentação utilizada pelo equipamento (BANFILL et

al. 2000)

62

Figura 2.28- Reômetro desenvolvido pela Universidade de São Carlos (PILEGGI,

2001)

63

Figura 2.29- Esquema da estrutura encontrada nos dois tipos de argamassa (a)

Argamassa com aditivo incorporador de ar e (b) Argamassa mista de cimento e cal

(BAUER et al., 2005)

67

Figura 2.30- Comportamento das argamassas mistas de cimento e cal em função do

número de golpes na mesa de consistência (SOUSA e BAUER, 2002)

68

Figura 2.31- Geometria dos dispositivos utilizados para avaliar a consistência de

argamassas a partir da profundidade de penetração

70

Figura 2.32- Características do dispositivo em forma de cone utilizado no ensaio 71

Figura 2.33 – Esquema da palheta utilizada no ensaio e da superfície cisalhada

durante o ensaio com o vane tester

74

Figura 2.34- Exemplos de equipamentos que utilizam o método vane test 75

Figura 2.35- Resultado da avaliação a partir de uma taxa de deformação constante

a) e avaliação a partir de uma tensão (torque) constante b)

76

Figura 2.36- Bases de medida utilizadas no equipamento vane tester (modificado de

xix

LIDDELL et al., 1996). 77

Figura 2.37- Relação entre as dimensões da palheta e do recipiente (modificado de

NGUYEN et al. (1985))

79

Figura 2.38- Esquema do procedimento utilizado no ensaio de cisalhamento direto 82

Figura 2.39- Resultados fornecidos pelo ensaio 83

Figura 3.1- Etapas de desenvolvimento da pesquisa 86

Figura 3.2- Curva granulométrica do cimento e da cal utilizados na pesquisa 90

Figura 3.3- Curva granulométrica das faixas granulométricas consideradas na

composição dos agregados utilizados no estudo

91

Figura 3.4- Curva granulométrica dos agregados utilizados na composição das

argamassas

92

Figuras 3.5- Dispositivos utilizados durante o ensaio de penetração de cone 95

Figura 3.6- Dispositivos utilizados pelo método vane test 97

Figura 3.7- Ensaio da mesa de consistência 98

Figura 3.8- Funil de Büchner utilizado no ensaio de perda de água por sucção 100

Figura 3.9- Exemplo de resultado obtido no ensaio de cisalhamento direto 101

Figura 3.10- Ensaio de cisalhamento direto 102

Figura 3.11- Etapas de dosagem das argamassas 104

Figura 3.12 – Estudo Piloto 105

Figura 3.13- Relação Aglomerante/Agregado obtido a partir do estudo de dosagem,

considerando cada tipo de agregado utilizado na pesquisa

107

Figura 3.14- Relação Água/Materiais Secos (H%) obtido a partir do estudo de

dosagem, considerando cada tipo de agregado utilizado na pesquisa

108

Figura 3.15- Fluxograma resumo das atividades desenvolvidas em cada projeto

experimental

110

Figura 3.16- Projeto Experimental I 112

Figura 3.17- Projeto Experimental II 113

Figura 3.18- Projeto experimental III 114

Figura 3.19- Projeto experimental IV 115

Figura 3.20- Projeto experimental V 116

Figura 3.21- Projeto experimental VI 117

Figura 4.1- Valores de penetração de cone em função das variações no teor de água 119

Figura 4.2- Demanda de água para cada mistura de argamassa, considerando

xx

penetrações de cone de 45, 50 e 55 mm 120

Figura 4.3- Resultados de consistência por penetração de cone em função de

variações no teor de cal

121

Figura 4.4- Resultados de tensão de escoamento pelo método vane test 124

Figura 4.5- Resultados de espalhamento pelo método da mesa de consistência -

Série AG1

128

Figura 4.6- Resultado do ensaio de retenção de água da Série AG1 130

Figura 4.7- Perda de água das argamassas após um minuto de sucção 130

Figura 4.8- Aspecto das argamassas antes e depois do ensaio de retenção de água –

Série AG1

134

Figura 4.9- Aspecto das argamassas antes e depois do ensaio de perda de água –

Série AG2

135


Série AG3

136


Série AG4

137


Série AG5

138

Figura 4.13- Comparação entre as séries, considerando uma relação

Aglomerante/Agregado = 16,0% - Condição logo depois do ensaio de perda de

água

139

Figura 4.14- Resultado de cisalhamento direto da Série AG1 141





Figura 4.19- Comportamento dos valores de coesão em função da relação

Aglomerante/Agregado para cada série de argamassa

148

Figura 4.20- Comportamento dos valores de atrito interno em função da relação


148

Figura 4.21- Resultados obtidos no projeto experimental VI – Argamassas com

cimento

150

Figura 4.22- Comparação entre as argamassas das séries AG4 com e sem cimento

xxi

na composição total do aglomerante 152

Figura 5.1- Comparação entre os resultados de penetração de cone e tensão de

escoamento

154

Figura 5.2- Relação entre os resultados de penetração de cone e tensão de

escoamento (BAUER et al., 2005)

155

Figura 5.3- Comparação entre os resultados de penetração de cone e espalhamento 157

Figura 5.4- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e

espalhamento, para cada série estudada

159

Figura 5.5- Correlação entre os resultados de tensão de escoamento e espalhamento 159

Figura 5.6- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e coesão para

cada série estudada

161

Figura 5.7- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e ângulo de

atrito interno para cada série estudada

162

Figura 5.8- Correlação entre os resultados de tensão de escoamento com os

resultados de coesão e ângulo de atrito interno

163

Figura 5.9- Comparação entre os resultados de espalhamento e coesão para cada

série estudada

164

Figura 5.10- Comparação entre os resultados de espalhamento e ângulo de atrito

para cada série estudada

165

Figura 5.11- Correlação entre os resultados de espalhamento com os resultados de

coesão e ângulo de atrito interno

166

Figura 5.12- Aspecto da argamassa com agregado AG1 com 27,5% de relação

Aglomerante/Agregado

169



169

Figura 5.14- Comportamento da trabalhabilidade em função do teor de cal 170

Figura 5.15- Comportamento da trabalhabilidade em função do teor de cal –

modelo estimado

171

Figura 5.16- Modelo de relação entre os resultados fornecidos pelos métodos de

penetração de cone, mesa de consistência e vane test

175

Figura 5.17- Ilustração da influência do teor de aglomerante nas propriedades das


177

Figura 5.18- Ilustração da influência do teor finos na conexão entre as partículas

xxii

maiores do agregado e as partículas de aglomerante 177

Figura 5.19- Relação Aglomerante/Agregado em função do módulo de finura 178

Figura 5.20- Figura 5.20- Comportamento da trabalhabilidade em função do teor de

finos totais presentes na argamassa

179

xxiii

LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES Símbolo ou Abreviação Significado

AG Identificação utilizada para denominar as composições

granulométricas utilizadas no estudo

C Coesão – Modelo de Coulomb

CH III Cal hidratada tipo III

Cu Coeficiente de uniformidade

D Diâmetro do cilindro cisalhado ou diâmetro da palheta –

Método vane test

d Deslocamento horizontal – Método de cisalhamento direto

Dh Deslocamento horizontal correspondente à tensão de

cisalhamento máxima – Método de cisalhamento direto

ES Valor de espalhamento – Método da mesa de consistência

F Força atuante

F Coeficiente de atrito – Modelo de Coulomb

G Módulo de elasticidade – Modelo de Hooke

G Aceleração da gravidade

H Altura do cilindro cisalhado ou altura da palheta – Método

vane test

H Espessura da camada de revestimento

H% Relação Água/Materiais secos

K Índice de consistência - Modelo de Ostwald

L Comprimento longitudinal ou horizontal

ME Massa específica da areia

MF Módulo de finura da areia

Mfc Massa do funil cheio e filtro – Método de retenção de água

Mfi Massa do funil para o tempo “i” de exposição à sucção –

Método de retenção de água

Mfv Massa do funil vazio e filtro – Método de retenção de água

MU Massa unitária da areia

Mw Massa total de água utilizada na argamassa – Método de

retenção de água

N Força normal – Modelo de Coulomb

xxiv

n Índice de comportamento – Modelo de Ostwald

Pag Perda de água sob sucção

PC Valor de penetração de cone – Método de penetração de

cone

r Raio do cilindro cisalhado– Método vane test

Ra Retenção de água – Método de retenção de água

T Força tangencial – Modelo de Coulomb

TC Denominação utilizada para identificar os teores de cal

utilizados em cada série

TCis Tensão de cisalhamento determinada no ensaio de

cisalhamento direto

TCm Tensão de cisalhamento máxima determinada no ensaio de

cisalhamento direto

Te Torque devido ao cisalhamento na parte superior e inferior

do cilindro – Método vane test

TE Tensão de escoamento – Método vane test

Tm Torque máximo - Método vane test

TN Tensão normal utilizada no ensaio de cisalhamento direto

Ts Torque devido ao cisalhamento na parte lateral do cilindro

– Método vane test

Vag Denominação utilizada para identificar a relação

Água/Agregado de cada série

γ Taxa de cisalhamento ou deformação

γ* Deformação de um sólido elástico

τe Tensão de cisalhamento na parte superior e inferior do

cilindro – Método vane test

τmax Tensão de ruptura – Método de cisalhamento direto

τres Tensão residual – Método de cisalhamento direto

τs Tensão de cisalhamento na parte lateral do cilindro –

Método vane test

v Velocidade

η Viscosidade – Modelo de Newton

ηa Viscosidade aparente – Fluidos não newtonianos

xxv

ηp Viscosidade plástica – Modelo de Bingham

θ Ângulo de inclinação do plano

ρ Massa específica

σ Tensão normal – Modelo de Coulomb

τ Tensão de cisalhamento

φ Ângulo de atrito interno – Modelo de Coulomb

δ Ângulo de fase obtido em experimentos oscilatórios

1

1- INTRODUÇÃO

1.1- IMPORTÂNCIA DO TEMA

As argamassas de revestimento são definidas na engenharia civil como materiais obtidos

pela mistura, em proporções adequadas, de aglomerante(s), agregado miúdo e água, com

ou sem aditivos. Esses materiais são amplamente utilizados na execução dos revestimentos

em nosso país, exercendo diversas funções, direta ou indiretamente, à medida que são

incorporados às paredes ou panos de vedação, constituindo o sistema de revestimento. Esse

sistema responde por uma série de desempenhos específicos como, por exemplo,

estanqueidade, acústica e conforto térmico. Quando contribuem para o desempenho total

da edificação, devem atender a requisitos de segurança estrutural, resistência ao fogo,

choques e a desgastes superficiais, além de contribuir para a estética e durabilidade das

edificações. No desempenho dessas funções, percebe-se que os sistemas de revestimento

têm uma complexa tarefa, sofrendo a ação de inúmeros fatores, ao longo de sua vida útil.

Em muitos casos, os avanços no estudo das argamassas de revestimento vêm sendo

motivados pelo interesse em se conhecer melhor as propriedades dos elementos

constituintes e pela possibilidade de emprego de novos materiais que, com o passar do

tempo, vão sendo inseridos no processo produtivo. Nesse sentido, cabe destacar o emprego

de aglomerantes com propriedades específicas, tipos de agregados (artificiais - comuns na

produção de algumas argamassas industrializadas, naturais - presentes em composições

tradicionais e agregados reciclados) que exigem novos conceitos para a avaliação destes

(forma, textura, dimensões, natureza mineralógica, grau de empacotamento, uniformidade,

composição química, dentre outros parâmetros), adições minerais com propriedades

plastificantes, além de uma gama de aditivos específicos para a utilização em argamassas

(incorporadores de ar, retentores de água, dentre outros), adesivos poliméricos e fibras

sintéticas.

Outro ponto importante que merece destaque é o avanço verificado nos últimos anos nos

processos de execução dos sistemas de revestimento como, por exemplo: inovações nas

técnicas de transporte e execução (sistemas de bombeamento e projeção de argamassas),

exigindo propriedades bem específicas aos materiais; as argamassas industrializadas que

2

requerem maiores cuidados durante as etapas de mistura e aplicação (controle no tempo de

mistura, tempo de sarrafeamento e cura) e diferentes tipos de substratos (blocos de

concreto, cerâmicos, concreto celular, dentre outros) com características particulares, que

podem implicar, decisivamente, na formulação das argamassas.

Apesar de todo o desenvolvimento verificado nos materiais, processos executivos e no

estudo das argamassas, em determinadas avaliações, ainda é notório o caráter empírico nas

proposições de especificações, materiais, projetos e detalhes construtivos. Um exemplo

claro é a formulação de argamassas de revestimentos que atendam, ao mesmo tempo,

determinadas propriedades no estado fresco (trabalhabilidade) e no estado endurecido

(capacidade de absorver deformação, resistência de aderência, dentre outras) que, em dado

momento, são baseadas em critérios qualitativos e empíricos, difíceis de serem mensurados

ou até estimados.

Nas obras, percebe-se que, em alguns casos, as definições dos traços das argamassas para

assentamento e revestimento dependem de um posicionamento equivocado por parte dos

responsáveis, ficando o proporcionamento ao árbitro de mestres, encarregados e pedreiros.

Em outra situação, também não muito adequada, encontra-se a utilização de traços que são

frutos da experiência local sem levar em conta as características específicas dos materiais

constituintes, substrato ou processo executivo. SELMO (1989) salienta, em seu trabalho,

que o desinteresse pelas argamassas durante a construção pode levar a um desempenho

inadequado dos revestimentos e patologias precoces com custos de reparo significativos. O

panorama colocado ainda é facilmente identificado nas obras espalhadas pelo Brasil, onde

é possível encontrar edificações há pouco tempo concluídas, porém já apresentando

inúmeras patologias nos sistemas de revestimento.

No caso específico das propriedades das argamassas no estado fresco, a situação também é

complexa, fato que pode ser demonstrado pela carência de estudos capazes de avaliar,

sistematicamente, tais propriedades. É comum, inclusive no meio científico, a utilização de

procedimentos baseados na avaliação de profissionais pedreiros envolvidos no processo de

produção dos sistemas de revestimento, fazendo uso de ensaios que fornecem resultados

incapazes de serem correlacionados ou, às vezes, que permitem uma interpretação errônea

do real comportamento das argamassas.

3

Atualmente, é cada vez mais discutida, no meio científico, a necessidade de uma avaliação

das propriedades das argamassas no estado fresco, a partir de modelos de natureza

quantitativa, que possibilitem uma caracterização menos empírica de seu comportamento.

Essa avaliação deve, de certa forma, também envolver e relacionar os parâmetros

tradicionalmente conhecidos como, por exemplo: trabalhabilidade, consistência,

plasticidade, dentre outros. Nesse sentido, algumas das possibilidades de novas discussões

estão baseadas na aplicação dos conceitos do estudo do comportamento reológico do

material.

A reologia é definida como a ciência que estuda a deformação e escoamento da matéria

(BARNES et al., 1989). Sua aplicação se justifica a partir do momento em que se podem

classificar mecanicamente os materiais, analisar seus comportamentos frente a um campo

de tensão, relacionar estes comportamentos com a estrutura de cada material, bem como,

prever o desempenho destes em outros estágios de tensão, deformação, tempo e

temperatura (TANNER, 2000). Em adição à importância da reologia, cabe destacar que

muitos ramos da indústria estão diante de problemas que podem ser resolvidos com base

em tais conceitos. Nesse universo, é bastante comum o uso de projetos de dispositivos para

transporte ou para processar substâncias que não se ajustam a nenhum dos tipos clássicos

de comportamento dos materiais, como exemplos: a lama utilizada na perfuração de poços

de petróleo que, em determinadas situações, pode apresentar comportamento plástico; a

pasta de papel em suspensão, que apresenta efeitos dependentes do tempo; polímeros

fundidos, que mostram efeitos viscoelásticos; fluidos com comportamentos não-

Newtonianos, que ocorrem em todos os ramos da indústria alimentícia onde se encontram

porções como pastas, géis e suspensões. Sob esse enfoque, percebe-se que a reologia não é

somente um agrupamento de teorias ou um “playground” para os matemáticos, físicos e

químicos, conforme menciona REINER (1969), mas pode lançar luz em problemas atuais

de interesse prático com aplicações imediatas.

A utilização dos conceitos, propriedades e experiências da mecânica dos solos também se

apresentam como um vasto campo de possibilidades, com teorias e técnicas experimentais,

bastante consolidadas, capazes de atuar diretamente na construção de um melhor

entendimento do comportamento das argamassas no estado fresco. Segundo TATTERSAL

(1976), um dos principais pesquisadores a aplicar a teoria reológica no estudo das

propriedades dos concretos no estado fresco, há duas maneiras de se estudar tais

4

propriedades: uma seria a aplicação dos fundamentos reológicos e a outra seria a aplicação

da teoria descrita na mecânica dos solos. Entretanto, as duas teorias, em determinados

momentos, podem ser utilizadas em conjunto, uma vez que a reologia é vastamente

explorada em muitos conceitos na mecânica dos solos (FOLQUE, 1961; CAPUTO, 1988).

O uso dos conceitos da mecânica dos solos, no entendimento das propriedades das

argamassas no estado fresco, tem alguns pontos favoráveis, que se justificam:

• primeiro, devido ao fato de ser uma teoria amplamente explorada nos cursos de

engenharia civil, das principais universidades, constituindo, assim, uma boa base

para o corpo técnico-científico que estuda o material e

• segundo, pela existência de técnicas e equipamentos, potencialmente utilizáveis no

estudo das argamassas (precisando apenas de algumas adaptações), estando a

maioria presente nas universidades e centros de pesquisas espalhados pelo país.

No caso específico da reologia e suas avaliações, as condições colocadas são bem

diferentes, não se encontrando a mesma realidade, principalmente no que diz respeito às

técnicas e equipamentos disponíveis, sem contar o elevado custo que alguns equipamentos

apresentam. Entretanto, deve-se reconhecer que a tendência verificada, atualmente, é de

mudanças. Hoje em dia, já se identificam alguns centros de pesquisas no Brasil, buscando

desenvolver tipos de equipamentos capazes de permitir uma caracterização reológica

satisfatória para as argamassas e concretos. Ainda sobre o estudo das argamassas no estado

fresco, a possibilidade de aplicação dessas teorias abre inúmeras opções de discussão,

diretamente endereçadas ao meio técnico, possibilitando o estudo particular de outros tipos

de argamassas, que compõem os sistemas de revestimentos, onde a carência de conceitos e

ferramentas, abordando o tema também é considerável como, por exemplo: as argamassas

de contra-piso, argamassas colantes, rejuntamento, assentamento de blocos, dentre muitas

outras.

Apesar do complexo quadro colocado e da carência de pesquisas sobre a propriedade das

argamassas no estado fresco, nos últimos anos, vêm se verificando certos avanços em

temas relacionados, contribuindo para um melhor entendimento. Nesse sentido, devem-se

destacar trabalhos experimentais como, por exemplo, os estudos de SELMO (1989), que

analisa a influência dos parâmetros volumétricos decorrentes de um procedimento

experimental de dosagem; RAGO (1999), que favorece uma primeira discussão sobre

reologia de argamassas com base no estudo do comportamento reológico de pastas de

5

cimento e cal; ALVES (2002), no estudo dos aditivos incorporadores de ar que, além de

discutir o mecanismo de ação do aditivo, propõe a utilização de novas ferramentas para

avaliar a consistência das argamassas; SANTOS (2003), no estudo dos critérios de

projetabilidade e bombeabilidade de argamassas de revestimento; o trabalho de DO Ó

(2004), que procurou descrever o mecanismo de funcionamento dos aditivos retentores de

água para argamassas, apresentando também uma discussão inicial sobre a influência

desses nas propriedades no estado fresco das argamassas de revestimentos; por fim,

destaca-se, ainda, o trabalho de PAES (2004), que avalia o transporte de água da

argamassa fresca, nos momentos iniciais pós-aplicação, a partir de variações na

composição das argamassas, na natureza do substrato e espessura do revestimento.

O principal evento da área, o SIMPÓSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DE

ARGAMASSAS, também registra algumas discussões importantes relacionadas ao tema,

onde se destacam os trabalhos de CAVANI et al. (1997), BONIN et al. (1999), PAES et al

(1999) e SOUSA e BAUER (2003) que promovem uma discussão sobre alterações na

composição das argamassas como, por exemplo, o teor de ar, o teor de aglomerante e a

distribuição granulométrica, que podem influenciar na trabalhabilidade das argamassas no

estado fresco; e os trabalhos de GOMES et al (1995), ALVES et al. (2003), CARDOSO et

al. (2005), TRISTÃO et al. (2005) e BAUER et al. (2005), CASCUDO et al (2005) que

procuram utilizar novas ferramentas e conceitos que auxiliem no estudo da

trabalhabilidade.

Internacionalmente, encontram-se poucas pesquisas sobre reologia aplicada ao estudo

específico das argamassas de revestimento. Grande parte das discussões é reservada ao

estudo de pastas e concretos com propriedades especiais, que são modificadas a partir de

alterações na granulometria, uso de aditivos e adições minerais. Em alguns casos, as

avaliações nas pastas e argamassas são apresentadas como uma etapa intermediária de um

estudo mais amplo sobre concretos no estado fresco. Entretanto, algumas referências

abordam conceitos (POWERS 1968; TATTERSALL, 1976; POPOVICS, 1982; DE

LARRARD, 1999), aplicações (BANFILL, 1991; AUSTIN et al 1999) e procedimentos de

ensaios (DE LARRARD at al., 1997; FERRARIS, 1999; BANFILL et al., 2000; BARNES

et al. 2001, KOEHLER et al., 2003), que podem ser perfeitamente aplicados ao estudo das

propriedades das argamassas de revestimento.

6

Nesse sentido, o presente trabalho busca contribuir com uma discussão sobre as

propriedades das argamassas no estado fresco, tendo em vista condições de

trabalhabilidade. Pretende-se, desenvolver estudos específicos que estabeleçam uma

discussão mais aprofundada sobre a trabalhabilidade, com base em conceitos e ferramentas

que apresentam grande potencial de serem utilizadas. Ressalta-se que esse é um tema de

cunho científico e tecnológico com poucas pesquisas sobre o assunto no âmbito nacional e

internacional, principalmente, no que tange o estudo das argamassas de revestimento.

Este trabalho está inserido na linha de pesquisa referente a Sistemas Construtivos e

Desempenho de Materiais e Componentes, do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e

Construção Civil da Universidade de Brasília (PECC/UnB), particularmente, no tema

“Sistemas de Revestimento, de Impermeabilização e de Proteção”.

1.2- OBJETIVOS DA PESQUISA

O presente trabalho tem como objetivo discutir e avaliar as propriedades das argamassas de

revestimento no estado fresco, tendo em vista critérios capazes de caracterizá-las frente às

condições de trabalhabilidade. Como objetivos específicos, podem ser listados:

• avaliar como alterações na composição das argamassas, em específico: teor de cal,

teor de cimento e composição granulométrica, podem influenciar o comportamento

das argamassas no estado fresco;

• promover a avaliação de novos métodos de ensaios que forneçam resultados mais

representativos durante uma avaliação das propriedades das argamassas no estado

fresco;

• avaliar a relação entre os resultados obtidos, tendo em vista definir critérios capazes

de apontar determinadas condições de trabalhabilidade.

1.3 ORIGINALIDADE DO TEMA

A originalidade do trabalho está calcada na utilização de ferramentas capazes de

quantificar parâmetros que, atualmente, são avaliados de forma indireta e qualitativa ao se

buscar uma determinada condição de trabalhabilidade. Essa abordagem permite uma

discussão ampla sobre o tema, até o momento, pouco explorado em pesquisas nacionais e

internacionais.

7

As limitações desse estudo sempre foram relacionadas à dificuldade de encontrar

ferramentas que traduzissem, de forma quantitativa, aspectos relacionados à

trabalhabilidade dessas argamassas como, por exemplo, consistência, plasticidade,

aspereza, exsudação, dentre outros. Muitos dos testes, tradicionalmente, utilizados não

favorecem uma avaliação completa se mostrando instáveis, com alterações na composição

das argamassas (como é o caso do ensaio da mesa de consistência). Ademais, alguns testes

mais modernos (desenvolvidos para o estudo reológico de materiais como pastas e

concretos), além de serem de custo relativamente alto e não disponíveis ainda na maioria

dos laboratórios do país, não satisfazem as características e exigências específicas das

argamassas de revestimento.

A presente pesquisa foi desenvolvida em argamassas mistas de cimento, cal e areia. Esse

tipo de argamassa foi escolhido por ser um material, tradicionalmente, utilizado na

execução dos sistemas de revestimento, porém suas propriedades no estado fresco

necessitam, ainda, de uma caracterização mais detalhada. Como ferramentas, foram

utilizados métodos tradicionais como a mesa de consistência (NBR 13276, 1995) e o

ensaio de penetração de cone (ASTM C 780, 1996); o método vane test cujo resultado vem

ganhando espaço no estudo da reologia das argamassas; o método de cisalhamento direto,

que fornece uma análise mais detalhada da argamassa, utilizando uma curva de tensão de

cisalhamento versus deformação; e o ensaio de perda de água sob sucção, como forma de

avaliar indiretamente a tendência de exsudação da argamassa.

1.4- ESTRUTURA DA TESE

Este trabalho encontra-se estruturado em seis capítulos, sendo este a introdução que tem

um caráter geral de apresentação do tema, indicando não só os motivos que levaram à

pesquisa, mas também a importância, as delimitações e os objetivos da pesquisa.

O Capítulo 2 compreende uma revisão bibliográfica sobre o tema destacando, dentre outros

assuntos, o embasamento teórico, definições abordadas na teoria reológica e na mecânica

dos solos, propriedades consideradas importantes para o estudo das argamassas, além de

uma discussão sobre métodos de ensaio com grande potencial de serem utilizados na

caracterização reológica das argamassas no estado fresco.

8

O programa experimental é abordado no Capítulo 3, onde se apresentam as variáveis do

estudo, os ensaios de caracterização dos materiais e os procedimentos de ensaio

empregados na avaliação das propriedades das argamassas no estado fresco.

No Capítulo 4, apresentam-se os resultados obtidos nos programas experimentais, durante

a avaliação dos diferentes métodos de ensaios utilizados na caracterização das

propriedades das argamassas no estado fresco, em função das variações na composição das

argamassas.

No Capítulo 5, trata-se da discussão dos resultados, onde são analisadas as possíveis

correlações entre os resultados dos métodos de ensaio e os efeitos das variações na

composição das argamassas, tendo em vista definir critérios de trabalhabilidade.

Finalizando, têm-se, no Capítulo 6, as conclusões do presente estudo, sendo sugeridos

alguns temas correlacionados, para o desenvolvimento de estudos futuros.

Nos Anexos, são apresentados os resultados de caracterização dos materiais utilizados e os

resultados individuais das séries de estudo avaliadas na pesquisa.

9

2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo, é apresentada uma abordagem acerca dos conceitos relativos ao estudo do

comportamento dos materiais em situação de fluxo, muitos deles descritos na reologia. Em

seqüência, será discutida a importância do tema, bem como a problemática que envolve o

estudo das propriedades das argamassas no estado fresco, procurando correlacionar

conceitos científicos com aplicações tecnológicas de interesse.

2.1- EMBASAMENTO TEÓRICO SOBRE REOLOGIA

A reologia provém de um sistema de forças necessário para causar uma dada deformação

ou escoamento em um corpo, ou reciprocamente, da deformação ou escoamento resultantes

da aplicação de um dado sistema de forças (REINER, 1969). Para esse caso, se o corpo em

consideração é um fluido, a aplicação de qualquer sistema de forças anisotrópico1 e

heterogêneo2, resulta em escoamento. Além disso, a retirada (alívio) do sistema de forças

não resultará no retorno do corpo a seu estado indeformado. Caso o corpo em consideração

seja um sólido elástico, a aplicação de qualquer sistema de forças heterogêneo, isotrópico

ou anisotrópico resultará em uma deformação, mas não em um escoamento. Nesse caso,

depois de retirar o sistema de forças, o corpo retornará a seu estado indeformado. Se o

corpo, sob consideração, é um plástico, ele escoará como um fluido se a força aplicada

exceder algum valor crítico; de outro modo, o corpo se deforma como um sólido elástico.

Os conceitos de fluidez, consistência, solidez e plasticidade são idealizações que

descrevem o comportamento de materiais reais em certos casos limites. Em geral, o

comportamento de um material real inclui os tipos de comportamentos antes mencionados,

bem como comportamentos intermediários. É claro que a hidráulica, a mecânica dos

fluidos, resistência dos materiais e a engenharia estrutural, têm seus fundamentos em uma

parte da reologia. O método utilizado por cada uma dessas disciplinas é combinar os

resultados da reologia com os requisitos da mecânica para obter respostas significativas e

úteis sobre as classes dos materiais de interesse (REINER, 1969).

1 Isto é, diferentes em diferentes direções. 2 isto é, diferentes em diferentes posições

10

Em outro ponto de vista, existem duas maneiras gerais de estudar aspectos reológicos: a

primeira consiste em desenvolver expressões matemáticas, que possam descrever os

fenômenos reológicos sem fazer maiores referências às suas causas (aspecto que se

assemelha às teorias já discutidas anteriormente); e a segunda consiste em correlacionar o

comportamento mecânico observado com a estrutura interna detalhada do material em

questão. Sobre este último assunto, entra em pauta toda teoria que se aplica ao estudo da

química dos sistemas coloidais e suspensões3, refletindo não só nas características das

partículas individualmente, mas também nas interações partícula-partícula e partícula-

solvente (SHAW, 1975). Em parte, a reologia é, em determinadas situações, uma ciência

puramente descritiva. Entretanto, nos últimos anos, registrou-se um considerável progresso

em relação ao entendimento mais profundo do comportamento reológico e ao

desenvolvimento de uma base quantitativa para seu estudo, principalmente, com o

desenvolvimento das técnicas de instrumentação (BRETAS et al, 2000).

Nos itens que seguem, neste capítulo, serão discutidos alguns dos principais conceitos

envolvidos com a teoria reológica.

2.1.1- Fluidos newtonianos

São denominados fluidos newtonianos todos os materiais que exibem uma relação linear

entre a tensão e a taxa de cisalhamento (denominada gradiente de velocidade) (Figura 2.3).

Esse tipo de fluido é conhecido como corpo viscoso ideal. Um material, que exibe este

comportamento, não pode sustentar deformações prolongadas, pois essas são aliviadas pelo

escoamento (conforme ilustra a Figura 2.1). Sendo a Equação (2.1) utilizada para descrever

tal comportamento.

3 Sistemas Coloidais, onde as partículas dispersas são menores que 1 µm, e Suspensões, onde as partículas são maiores que 1 µm. Entretanto, esta divisão é arbitrária, existindo muitos sistemas de dispersões com características intermediárias (JASTRZEBSKI, 1977).

11

F

v

yx

y

Base fíxa

Líquido

Placa livre

Figura 2.1- Esquema ilustrativo do experimento de Newton para a determinação da

viscosidade de fluídos

ηγητ ==dydv (2.1)

onde,

F = força de cisalhamento4 (N)

τ = tensão de cisalhamento (Pa)

η = viscosidade absoluta (Pa.s)

dv/dy = variação da veloridade ao longo da camada do fluido

γ = taxa de cisalhamento ou gradiente de velocidade (s-1)

A viscosidade expressa a resistência do fluido ao escoamento devido à fricção interna que

resulta quando uma película do fluido é forçada a mover-se em relação à outra adjacente

(BARNES et al., 1989). Materiais altamente viscosos possuem um elevado atrito interno,

fluindo com maior dificuldade do que materiais menos viscosos (NAVARRO, 1997).

Para a maior parte dos líquidos puros, e para muitas soluções e dispersões, a viscosidade

(η) é uma grandeza bem definida a uma dada temperatura e pressão, independente da

tensão de cisalhamento (τ) e da taxa de cisalhamento (dv/dy), desde que o fluxo seja

laminar5 (MYSELS, 1959).

4 A força de cisalhamento é a componente tangencial da força que age sobre uma superfície e, dividida pela área da superfície, dá origem à tensão de cisalhamento sobre esta (STREETER e WYLIE, 1980). 5 Um fluido apresenta fluxo laminar quando a aplicação de forças sobre esse líquido produz diferenças de velocidades entre camadas (laminares) adjacentes existentes no interior desse fluido. No escoamento laminar, as camadas de fluido se deslocam através de linhas de corrente, retas ou curvas, paralelas à direção do escoamento, sem que ocorra mistura macroscópica. (REINER, 1969).

12

2.1.2- Fluidos não-newtonianos

Para várias classes de fluídos a viscosidade não é constante, dependendo da taxa de

deformação a uma dada temperatura e pressão. Tais fluidos são chamados de não-

newtonianos. Para esses fluidos a relação entre a tensão e a taxa de cisalhamento não são

lineares. Como exemplo, podem-se ter algumas misturas heterogêneas e as suspensões em

geral.

Os fluidos não-newtonianos podem ser divididos em três grandes grupos:

Grupo 1 - Fluidos com comportamento não dependente do tempo: fluidos cuja relação

entre a tensão e a taxa de cisalhamento permanece constante ao longo do tempo;

Grupo 2 - Fluidos com comportamento dependente do tempo: onde a relação entre a tensão

e taxa de cisalhamento varia em função do tempo;

Grupo 3 - Fluidos viscoelásticos: sistemas que apresentam características de fluxo viscoso

com comportamento elástico.

Maiores detalhes sobre esses tipos de comportamentos reológicos, inclusive suas

subdivisões, serão apresentados nos próximos itens.

2.1.2.1- Fenômenos não-newtonianos não dependentes do tempo

I- Pseudoplasticidade

A pseudoplasticidade ocorre quando a viscosidade aparente6 do fluido diminui com o

aumento da taxa de cisalhamento, quando este é avaliado em uma condição de fluxo

(conforme as curvas de fluxo7 ilustradas na Figura 2.3). Esse comportamento pode ser

explicado por uma das razões que se seguem (NAVARRO, 1997; BRETAS et al., 2000;

OLIVEIRA et al., 2000):

6 A viscosidade aparente é a razão simples entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento. É utilizada para descrever a viscosidade de fluidos não-newtonianos, uma vez que seu valor depende, dentre outros fatores, da taxa de cisalhamento considerada. 7 Curva de fluxo é a representação gráfica de como a tensão de cisalhamento varia em função da taxa de cisalhamento.

13

• sistemas líquidos constituídos de moléculas grandes e flexíveis, que passam de

uma configuração, aleatoriamente, enrolada no repouso, para uma orientação

ordenada na direção do escoamento, assumindo uma forma quase linear;

• a existência de moléculas que, em repouso, se encontram altamente solvatadas, que

têm as camadas de solvatação destruídas pela ação do cisalhamento;

• a existência de partículas assimétricas que, estando no repouso, orientadas de

forma aleatória, assumem uma orientação preferencial na direção do escoamento

(caso de algumas suspensões); bem como

• o tipo de interação entre as partículas (atração ou repulsão).

Os aglomerados originados pela atuação de forças atrativas entre as partículas (Van der

Waals) podem ser considerados como uma das causas fundamentais para o fenômeno da

pseudoplasticidade. A estrutura, geralmente porosa, desse sistema absorve parte da água

destinada para o afastamento das partículas, diminuindo a distância de separação entre as

unidades móveis no líquido, elevando o número de colisões entre elas e, por conseqüência,

a viscosidade da suspensão. Com a aplicação de taxas de cisalhamento à suspensão, esses

aglomerados se rompem gradativamente, liberando a água aprisionada em seu interior, que

passa a contribuir para o afastamento entre as partículas. Como resultado disso, há um

decaimento da viscosidade aparente da suspensão em função da taxa de cisalhamento

(OLIVEIRA et al., 2000).

II- Dilatância

A dilatância é um fenômeno inverso à pseudoplasticidade. Nesse tipo de comportamento,

observa-se um aumento da viscosidade aparente com o aumento da taxa de cisalhamento

aplicada ao sistema, quando este é avaliado em uma condição de fluxo (conforme as curvas

de fluxo ilustradas na Figura 2.3). Tal termo foi utilizado pela primeira vez por Reynolds

ao observar que alguns sistemas se expandiam, volumetricamente, sob cisalhamento

(NAVARRO, 1997). Este comportamento deve-se ao fato de que tais suspensões, quando

em repouso, apresentavam uma quantidade mínima de vazios e que o líquido existente é

suficiente apenas para preenchê-los. Sob cisalhamento suave, o líquido lubrifica as

partículas, facilitando seus movimentos relativos (conforme Figura 2.2).

14

Após aplicação da tensão de cisalhamento

Figura 2.2- Hipótese de Reynolds para a dilatância (NAVARRO, 1997)

Aumentos posteriores, na taxa de deformação, provocavam expansão no material e

elevação na quantidade de vazios. Desse ponto em diante, o líquido não é mais suficiente

para lubrificar as partículas, dificultando o movimento relativo entre elas. O aumento na

viscosidade aparente do sistema fica, então, evidenciado pela necessidade de aumentar a

tensão de cisalhamento para manter o movimento das partículas (fluxo relativo).

Este comportamento é típico de suspensões concentradas, onde as partículas se encontram

próximas entre si, como algumas argamassas. Dessa forma, todos os fatores, que

contribuem para a redução da distância média de separação entre as partículas e dificultam

a movimentação relativa entre elas, favorecem a manifestação da dilatância como, por

exemplo, a presença de partículas com elevada rugosidade superficial e formatos

assimétricos, além da existência de pronunciadas forças de repulsão entre elas (OLIVEIRA

et al., 2000).

Os dois tipos de modelos apresentados anteriormente, tanto o pseudoplástico como o

dilatante, podem ser descritos a partir da equação de potência proposta por Ostwald

(Equação (2.2)), sendo necessários dois parâmetros reológicos para caracterizar o

comportamento de fluxo, o índice de consistência, K, e o índice de comportamento ou de

fluxo, n. Enquanto n é uma grandeza adimensional, K tem dimensão física definida com

unidade mais usual o Pa.sn (Sistema Internacional - SI).

nKγτ = (2.2)

O índice de consistência está relacionado com a viscosidade aparente (ηa) pela Equação

(2.3).

naK −⋅= 1γη (2.3)

Sendo assim, quando:

n = 1 => o modelo de potência se reduz ao modelo de Newton;

15

n < 1 => a viscosidade aparente diminui com a taxa de deformação (modelo

pseudoplástico);

n > 1 => a viscosidade aparente aumenta com a taxa de deformação (modelo dilatante).

Percebe-se que o índice de comportamento, n, indica fisicamente o afastamento do fluido

do modelo de Newton. Se o seu valor se aproxima de um, então, o fluido está próximo do

comportamento newtoniano. Quanto ao índice de consistência, K, seu valor indica o grau

de resistência do fluido diante do escoamento. Quanto maior o valor de K, mais

“consistente” o fluido será. Comparando as equações dos modelos de Newton (Equação

2.1) e Ostwald (Equação 2.2) observa-se que os parâmetros η (viscosidade) e K (índice de

consistência), a menos do índice n, são similares.

O modelo de Ostwald para fluidos pseudoplásticos e dilatantes estão representados na

Figura 2.3.

III- Viscoplasticidade

A viscoplasticidade é um fenômeno caracterizado pela existência de um valor limite para a

tensão de cisalhamento (denominado de tensão de escoamento), o qual deve ser excedido

para que o material apresente um fluxo viscoso. Esse modelo, idealizado por Bingham, é

comum entre as composições altamente concentradas em que a interação partícula-

partícula exerce um papel importante. Sistemas que são considerados líquidos, como

suspensões concentradas, quando têm sua concentração de sólidos elevada, favorecem a

formação de um “esqueleto” por parte das partículas antes dispersas. Essa estrutura

formada, além de ser responsável pela elevação da viscosidade do sistema, impede que o

mesmo flua normalmente, sendo necessária sua ruptura para um escoamento viscoso

(NAVARRO, 1997).

No caso das suspensões, a tensão de escoamento é originada pela aglomeração das

partículas presentes no fluido, de modo a formar uma estrutura espacial rígida de partículas

por toda a suspensão. Nesse caso, a tensão de escoamento corresponde àquela necessária

para quebrar essa estrutura de partículas. Vale salientar que a formação desse tipo de

estrutura exige que a suspensão apresente uma concentração de sólidos mínima, que

possibilite a conexão entre as partículas por todo o fluido. A tensão de escoamento também

16

é decisivamente influenciada pelas forças atrativas as quais dificultam o deslocamento

relativo entre elas na suspensão (OLIVEIRA et al., 2000).

Sob este enfoque, é razoável supor que a dificuldade imposta pelas partículas ao fluxo do

líquido que as circunda também influenciam a viscosidade do fluido. Quanto maior a

perturbação causada pelo sólido, maior a viscosidade do sistema. Sendo assim, os

principais fatores, que afetam a viscosidade de uma suspensão são:

1. concentração volumétrica de sólidos;

2. características do meio líquido (viscosidade, densidade, dentre outros);

3. características físicas das partículas (como tamanho, distribuição granulométrica,

densidade, forma, área superficial específica e rugosidade superficial);

4. tipo de interação entre as partículas (repulsão, atração, atrito, dentre outros.).

5. temperatura;

O fluido viscoplástico idealizado por Bingham pode ser descrito por um modelo

matemático segundo a equação abaixo (Equação 2.4). Sendo assim, os fluidos que

obedecem a essa relação são, também, definidos como fluidos de Bingham.

γηττ ⋅+= po (2.4)

onde,

τo = é a tensão de escoamento (Pa)

γ = é a taxa de cisalhamento (s-1)

ηp = é a viscosidade plástica do sistema8 (Pa.s)

Os modelos discutidos anteriormente estão caracterizados a partir das curvas de fluxo

apresentadas na Figura 2.3.

8 Viscosidade plástica é uma grandeza utilizada para caracterizar a viscosidade do modelo de Bingham (plástico ideal).

17

Taxa de cisalhamento

Tens

ão d

e ci

salh

amen

to1

2

3

4

1 – Fluido newtoniano, 2 – Fluido de Bingham, 3 – Fluido pseudoplástico e 4 – Fluido Dilatante

Figura 2.3- Comportamento da tensão x taxa de cisalhamento (BARNES et al., 1989).

Um último modelo idealizado por Herschell e Bulkley que se aplica aos fluidos que

apresentam uma associação dos modelos propostos por Bingham e o modelo de potência é

descrito pela Equação (2.5) (BARNES, 1989).

no Kγττ += (2.5)

Esse é um modelo mais completo podendo se adequar a todos os modelos anteriormente

discutidos. Cada termo da equação tem significado igual aos termos já discutidos

anteriormente. Para caracterizar tal comportamento são necessários três parâmetros

reológicos, a tensão de escoamento, τo, o índice de consistência, K, e o índice de

comportamento, n.

Além dos modelos apresentados nos itens acima, vários outros são utilizados para

descrever o comportamento reológico de materiais em situação de fluxo como, por

exemplo, os modelos de Einstein, Cross, Casson e Robertson-Stiff, os quais não serão

abordados nessa revisão. Maiores detalhes podem ser encontrados nas referências

BARNES et al. (1989), TANNER (2000), HACKLEY et al. (2001), STRUBLE et al.

(2001) e MACHADO (2002).

2.1.2.2- Fenômenos não-newtonianos dependentes do tempo

I- Tixotropia

A tixotropia é um comportamento caracterizado pela diminuição da viscosidade aparente

do líquido com o tempo, para uma taxa de cisalhamento constante. Esse é um fenômeno

18

análogo ao da diminuição da viscosidade com o cisalhamento, porém dependente do

tempo, sendo devido a causas semelhantes. A tixotropia é um fenômeno isotérmico e

reversível, isso porque, após a retirada do esforço externo, as ligações quebradas são

reconstituídas. Entretanto, deve-se ressaltar que esse processo de reconstituição é mais

lento que o processo de quebra durante o cisalhamento (SHAW, 1975). A tixotropia pode

ser caracterizada ainda pela formação de uma histerese na curva tensão versus taxa de

cisalhamento (Figura 2.4). Esse comportamento é identificado em alguns materiais de

construção no estado fresco. O concreto, por exemplo, apresenta comportamento

tixotrópico, pois, ao se realizarem vibrações nesse material, há uma diminuição da

viscosidade aparente, enquanto dura essa aplicação. Algumas argamassas utilizadas em

reparo; chamadas comercialmente de argamassas tixotrópicas, também apresentam tal

propriedade.

Tensão de cisalhamento

Taxa

de

cisa

lham

ento

Figura 2.4- Fluidos tixotrópicos (SHAW, 1975)

II- Anti-tixotropia ou reopexia

Trata-se do aumento da viscosidade com o tempo para uma dada taxa de cisalhamento,

podendo ser observada, esporadicamente, quando se acelera a restauração tixotrópica.

Cabe acrescentar que, na anti-tixotropia, as partículas da fase dispersa devem possuir uma

tendência à aglomeração, a qual é aumentada pela ação do cisalhamento imposto. Por

exemplo, suspensões argilosas de bentonita sedimentam-se lentamente quando estão em

repouso, e o fazem rapidamente quando agitadas levemente (SHAW, 1975).

19

2.1.2.3- Viscoelasticidade

A viscoelaticidade é um ramo da mecânica do contínuo que aumentou de importância com

a crescente introdução de certos materiais, tais como borracha, silicone, plásticos, argilas e

tintas, cujo comportamento não é explicado nem pela teoria elástica nem pela teoria de

escoamento dos fluídos puramente viscosos.

Quando um sólido elástico9 é submetido à tração, ele se deforma imediatamente e

proporcionalmente à força aplicada, mantendo-se constante essa deformação enquanto

permanecer constante a força que a provoca. Removida a força, a energia elástica

armazenada no sólido é desprendida, e ele imediatamente retorna à forma original. Por

outro lado, líquidos viscosos se deformam segundo uma velocidade proporcional à força

aplicada e não mostram nenhuma tendência de retornar a forma inicial depois de cessada a

força, após o que a energia envolvida terá sido dissipada totalmente sob a forma de calor,

para vencer a resistência de fricção interna. Os sistemas onde tanto as características

elásticas como viscosas estão presentes, são denominados de fluidos viscoelásticos

(REINER, 1969; NAVARRO, 1997; TANNER, 2000).

A viscoelasticidade é, geralmente, estudada qualitativamente mediante o uso de analogias

mecânicas e algumas teorias moleculares mais simples, que procuram explicar porque

determinados líquidos se comportam parcialmente como sólidos. Alguns desses modelos

são apresentados na Figura 2.5, como modelo de Maxwell (sistema mola amortecedor em

série) e modelo de Kelvin-Voigt (sistema mola amortecedor em paralelo).

9 Um determinado sólido é dito elástico se seu comportamento tensão versos deformação é descrito pela lei de Hooke.

20

Amortecedor

F

η

F

Mola

a) b)

E E η

η - Viscosidade, E - Módulo de deformação Figura 2.5- Alguns exemplos mecânicos (sistema mola amortecedor) utilizados para modelar o comportamento viscoelástico – a) Modelo de Maxwell e b) Kelvin-Voigt.

NAVARRO (1997)

O desenvolvimento teórico da viscoelasticidade aborda a combinação em série, paralela,

ou associação desses modelos para explicar determinados comportamentos. A partir da

relação entre tensão e deformação, são feitas deduções matemáticas que resultam em

equações onde aparecem comportamentos e parâmetros típicos dos fluídos viscoelásticos.

Em geral, as equações diferenciais descrevem efeitos combinados de viscosidade e

elasticidade, sendo compostas de três termos básicos: um elástico, envolvendo deformação;

um viscoso, envolvendo taxa de deformação; e um inercial, envolvendo aceleração.

Quando a deformação é conduzida a uma taxa de cisalhamento infinitamente pequena, a

componente viscosa pode, às vezes, ser desprezada, uma vez que as características

elásticas predominam. Quando o escoamento contínuo está plenamente estabelecido, a

componente elástica pode ser desprezada, e o efeito viscoso prevalecerá (MACHADO,

2002).

A Tabela 2.1 apresenta um resumo sobre as características fundamentais de

comportamento de um sólido elástico, fluido viscoso e fluido viscoelástico.

21

Tabela 2.1- Resumo das características de um sólido elástico, fluido viscoso e fluido

viscoelástico (MACHADO, 2002) Sólido elástico ideal Fluido viscoso ideal Fluidos viscoelásticos

A tensão aplicada é armazenada sob forma de energia e depois

convertida (reversível) em energia mecânica.

A tensão aplicada é dissipada irreversivelmente, sob a forma

de energia calorífica.

Fluido com comportamento misto (viscoso e elástico), com energia

parcialmente dissipada e acumulada.

O parâmetro de medida principal é a deformação elástica.

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ∆

=LL*γ (2.6)

A resposta é expressa sob forma de elongação ou deformação elástica

O parâmetro de medida principal é o gradiente de

velocidade

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

=yvγ (2.7)

A resposta é expressa sob forma de cisalhamento

contínuo

Os parâmetros de medidas podem ser tanto a tensão aplicada como a

deformação

Sua equação de estado ou de tensão é expressa por:

*γσ ⋅= G (2.8) sendo G o módulo de Young

Sua equação de estado ou fluxo é:

γητ ⋅= (2.1)

A equação de fluxo é resultado das somas das parcelas elástica e

viscosa do fluido.10

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

⋅+⋅=tyG ηγτ * (2.9)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

ttGγ

ηττ1

(2.10)

Legenda: γ – Taxa de deformação (s-1); η – Viscosidade (Pa.s); τ – Tensão de cisalhamento (Pa); σ – Tensão normal (Pa); γ* – Deformação de um sólido elástico (m); L – Comprimento longitudinal ou horizontal (m); G – Módulo de elasticidade (Pa)

2.1.3- Princípio das técnicas utilizadas no estudo da reologia

2.1.3.1- Viscosimetria

Viscosimetria é um segmento da mecânica dos fluidos que consiste na prática experimental

de medir a resposta reológica dos fluidos, considerados puramente viscosos, onde a

componente elástica possa ser desprezada. Ela consiste em medir grandezas físicas, tais

como velocidade angular, torque, tempo, etc, que possam ser transformadas em unidades

de tensão e de taxa de cisalhamento. A técnica tem como objetivo a determinação da

viscosidade ou dos parâmetros viscosos, considerando um certo modelo, ou então, com a

construção e interpretação das curvas de fluxo e de viscosidade. A técnica permite ainda

determinar a tensão de escoamento por extrapolação desses modelos.

10 As equações apresentadas correspondem, respectivamente, aos modelos de Kelvin-Voigt e Maxwell, ilustrados na Figura 2.5.

22

Os modelos mais usuais dos viscosímetros se baseiam em escoamento de fluxo

permanente, laminar, através de geometrias bem definidas, amplamente estudados e

conhecidos da mecânica dos fluidos. Estes escoamentos são: em torno de uma esfera; entre

placas paralelas; através de tubos de seção circular; entre cilindros coaxiais; entre cone e

placa circular e entre placas circulares, sendo os três últimos os tipos de escoamento mais

utilizados pela maioria dos viscosímetros disponíveis comercialmente.

Na maioria dos dispositivos utilizados, procura-se simular as condições de fluxo

idealizadas no experimento original de Newton que, em resumo, consiste em favorecer o

deslocamento relativo entre as superfícies a uma dada taxa de cisalhamento, enquanto a

outra permanece estacionária (fixa), estabelecendo uma condição de fluxo no material

colocado entre os dispositivos (conforme ilustra a Figura 2.1 – Modelo de Newton).

A solução matemática do problema físico de um líquido deformado, sob a ação de forças

de cisalhamento, é obtida após resolver equações diferenciais complexas, as quais, na

maioria das vezes, só podem ser resolvidas de maneira particularizada, sendo impostas

determinadas condições de contorno. No caso das medidas de viscosidade, as condições

estabelecidas são: fluxo laminar; estado estacionário; aderência; homogeneização;

inelasticidade e estabilidade física e química. O assunto permite apontar ainda as seguintes

recomendações (MACHADO, 2002):

• o cisalhamento aplicado deve causar somente o fluxo laminar na amostra ensaiada

uma vez que este tipo de fluxo evita alterações nos volumes de controle entre as

camadas de fluido;

• sensores sob a forma de misturadores (palhetas, rosetas, etc) devem ser evitados

nos viscosímetros, uma vez que eles podem criar fluxo turbulento11 e misturas entre

as massas dos fluidos;

• deve ser evitado também o uso de agitadores no recipiente de medida, onde está o

sensor, uma vez que eles também provocam turbulência;

• alteração das condições de fluxo gera erros significativos, superiores a 50%, devido

à superposição de redemoinhos e turbulências à corrente inicialmente laminar;

11 O escoamento turbulento se caracteriza pelo deslocamento caótico de pequenas massas de fluido ao longo do canal de fluxo. Os turbilhões provocam misturas entre as camadas e mesmo quando o escoamento se encontra plenamente desenvolvido a velocidade em um ponto oscila em torno de um valor médio. Em fluxo turbulento, as partículas ou massas de fluido se movem ao acaso e através de trajetórias acentuadamente curvas, isto é, as velocidades pontuais mudam em valor e direção a todo instante.

23

• é conveniente realizar a medida depois de decorrido um certo tempo de

cisalhamento, com o objetivo de garantir o estado estacionário;

• o fluido deve apresentar aderência à superfície do dispositivo utilizado pelo

instrumento para se efetuar as medidas, denominada de sensor nos viscosímetros. A

tensão deve ser transmitida pelo móvel (cilíndrico, placa, cone, etc), através das

camadas do líquido. Quando as camadas do fluido não aderem a esta superfície,

isto é, quando há deslizamento relativo, os resultados do ensaio são insignificantes

ou imprecisos. Nesse caso, o tipo de fluxo identificado é denominado de fluxo

tampão12;

• é necessário que a amostra reaja ao cisalhamento de forma uniforme, durante o

transcurso do ensaio. Quando a amostra é uma dispersão, então as partículas,

bolhas ou gotas devem ser pequenas em relação à espessura da camada de líquido

cisalhada;

• se a amostra é uma mistura de dois ou mais componentes, a sua homogeneização

pode exigir agitação vigorosa e turbulenta antes do ensaio. Cada elemento de

volume deve conter a mesma composição. Medições em misturas heterogêneas são

criticas em virtude da possibilidade de separação das fases;

• a ausência de variações de natureza física ou química, tais como evaporação,

endurecimento, degradação e reação química, é uma das condições importantes na

determinação da viscosidade de uma amostra.

• nas amostras viscoelásticas, uma parcela da energia fornecida é armazenada

elástica e temporariamente. Nesses casos, a viscosimetria simples pode produzir

erros elevados para tais tipos de fluidos. Quando a componente elástica é relevante,

os resultados não podem ser interpretados apenas como viscosidade.

A viscosimetria não é uma técnica simples, que pode ser utilizada indiscriminadamente,

sob quaisquer condições, sem conhecer adequadamente o material a ser avaliado, bem

como as limitações de cada equipamento. Cabe lembrar ainda que, seguindo as condições

de contorno e recomendações colocadas acima, materiais como argamassas e concretos

12 O escoamento tampão pode ser definido como um caso particular do escoamento laminar, no qual não existe deslizamento relativo entre as camadas de fluido numa certa região. O escoamento tampão, em princípio, só deve acontecer em fluidos não-ideais que possuam uma tensão limite para iniciar o cisalhamento, isto é, possuam tensão de escoamento finita e diferente de zero. Este tipo de escoamento, normalmente, acontece em misturas pastosas de sólidos em líquidos, tais como argila, pasta de cimento, argamasas e concretos, polímeros em água, etc (MACHADO, 2002).

24

possuem características bem específicas que contrariam e até impossibilitam algumas das

considerações necessárias.

2.1.3.2- Reometria

Os reômetros são equipamentos desenvolvidos para investigar propriedades viscoelásticas

de sólidos, semi-sólidos e fluidos. Esses equipamentos permitem ainda uma análise

reológica sob condição de fluxo pleno, como a maioria dos viscosímetros (conforme

apresentado anteriormente). Nos reômetros, os modelos viscoelásticos são estudados a

partir de tensões ou deformações oscilatórias, ao invés de tensões ou deformações

constantes, que conduzem a um estado permanente de cisalhamento, como é o caso dos

viscosímetros. Os testes oscilatórios são também denominados de testes dinâmicos. Estes

testes geram dados sobre viscosidade e elasticidade como uma função do tempo de

resposta, relacionando a velocidade angular ou freqüência imposta com a tensão ou

deformação oscilatória resultante (MACHADO, 2002). Os ensaios são realizados em um

vasto intervalo de velocidade ou de freqüência, sendo que as amostras não são perturbadas

mecanicamente nem as suas estruturas internas são rompidas. As amostras são investigadas

apenas reologicamente com as estruturas em repouso. Pode-se dizer que essa forma de

atuação é uma das grandes vantagens dos reômetros. Realizar um teste dinâmico com um

reômetro rotativo significa, por exemplo, que a parte giratória do sensor (cilíndrico, cônico

ou placa), não está girando continuamente em uma direção, mas movimenta-se

alternadamente, descrevendo uma função senoidal com o tempo, alcançando pequenos

ângulos de deflexão (θ), para a esquerda e para a direita. A Figura 2.6 apresenta,

esquematicamente, a seqüência de execução do ensaio.

A resposta observada é analisada a partir do ângulo de fase obtido no experimento, sendo

os casos clássicos definidos conforme ilustra a Figura 2.7. Quando o ângulo de defasagem

medido é δ = 0o, o material analisado apresenta um comportamento segundo descreve a Lei

de Hooke, ou puramente elástico; caso δ = 90o, o material segue a Lei de Newton da

viscosidade e o material é puramente viscoso. Os fluidos com comportamento viscoelástico

são tratados como comportamentos intermediários aos dois casos limites.

25

Figura 2.6- Seqüência de execução do ensaio utilizando um procedimento oscilatório

(ROSAS, 2003)

Figura 2.7- Casos extremos, clássicos, obtidos durante uma análise por processo oscilatório

(ROSAS, 2003)

Os reômetros são equipamentos complexos, permitindo ainda um grande número de

avaliações adicionais. A possibilidade de não provocar perturbações mecânicas e

rompimento da estrutura interna dos materiais avaliados, caracterizando materiais com

parâmetros viscoelásticos, mostra que essa técnica tem um grande potencial de ser

utilizada no estudo de materiais como polímeros, pastas e até argamassas. Os reômetros

também possibilitam um estudo do material a partir da técnica apresentada no próximo

item.

26

2.1.3.3- A técnica creep/recovery

Uma forma de se avaliar o comportamento reológico de fluidos, que exibem um

comportamento viscoelástico, é a partir da técnica de medida da deformação quando uma

tensão é aplicada (creep) ou removida (recovery). Essa técnica é baseada no princípio de

que, quando um material é submetido a uma tensão abruptamente imposta e mantida

constante, por algum intervalo de tempo e, na seqüência, é abruptamente removida (Figura

2.8-a), o material (com características de sólido ou de líquido) se comporta como um dos

modelos descritos na Figura 2.8.

Tens

ão

Tempo Tempo

Def

o rm

ação

Def

orm

açã o

Tempo

Def

orm

ação

Tempo

Def

orm

a ção

Tempo

Tensão constante no tempo Sólido elástico

Líquido viscoso Sólido viscoelástico Líquido viscoelástico

(a) (b)

(c) (d) (e)

Figura 2.8- Resposta de vários tipos de materiais durante a aplicação da técnica

creep/recovery: (a) aplicação da tensão por um determinado tempo, (b) sólido elástico, (c) líquido viscoso, (d) sólido viscoelástico, (e) líquido viscoelástico (STRUBLE et al., 2001)

Nessas condições, cabe enumerar as seguintes descrições do comportamento observado:

• inicialmente, um sólido elástico ideal responde a tensão imposta com uma

deformação instantânea característica. Essa deformação não muda em função da

duração da tensão, retornando ao valor inicial assim que a tensão é removida

(Figura 2.8-b).

• um líquido viscoso ideal não tem nenhuma deformação instantânea, em resposta a

tensão aplicada. Entretanto, como resposta, identifica-se uma constante taxa de

deformação característica. Nesse caso, a deformação aumenta a uma taxa constante

ao longo da duração da tensão, não havendo recuperação da deformação quando a

tensão é removida (Figura 2.8-c).

27

• sólidos viscoelásticos (Figura 2.8-d) respondem à tensão imposta com uma

deformação instantânea característica, porém superpõe a essa resposta elástica um

efeito dependente do tempo, denominada de deformação elástica retardada. Com o

tempo, essa deformação aproxima-se de um valor limite. Quando a tensão é

removida, parte dessa deformação é recuperada instantaneamente e a outra é

recuperada ao longo do tempo, sendo denominada de recuperação elástica

retardada.

• similar, mas com algumas particularidades, o comportamento de um líquido

viscoelástico (Figura 2.8-e) é intermediário entre um sólido elástico e um líquido

viscoso. Ele responde à tensão imposta com uma deformação instantânea e uma

deformação elástica retardada. Em adição, também se identifica um efeito de

superposição dependente do tempo, denominado de deformação viscosa, que é

contínua durante o período em que a tensão permaneça sendo aplicada. Quando a

tensão é removida, identifica-se que apenas parte da deformação, elástica

instantânea e retardada, é recuperada.

Para um material viscoso, a análise experimental de curvas, aplicando a técnica

creep/recovery, permite identificar se este é um sólido com alguma componente viscosa ou

um líquido com alguma componente elástica para seu comportamento. A transição entre

comportamento sólido e comportamento líquido corresponde à tensão de escoamento

observada na curva estática de escoamento. Nesse caso, quando a tensão aplicada está bem

abaixo da tensão de escoamento, o material mostra um comportamento elástico, porém

quando a tensão aplicada aproxima-se da tensão de escoamento, o comportamento mostra-

se viscoso.

Esta técnica, também, apresenta potencialidades de ser utilizada no estudo de suspensões

concentradas como as argamassas. Como exemplo, a Figura 2.9, mostra a aplicação da

técnica no estudo de pastas de cimento, em diferentes níveis de tensão. Para uma tensão τ =

8 Pa, o comportamento identificado é típico de um sólido viscoso com uma deformação

instantânea superposta sobre uma deformação elástica retardada (dependente do tempo).

Quando a tensão é removida, o comportamento aproxima-se de um líquido viscoelástico,

com uma pequena recuperação instantânea e uma lenta recuperação dependente do tempo.

Em uma tensão τ = 9 Pa, o comportamento é típico de um líquido viscoso, com um

28

aumento linear da deformação ao longo da duração da tensão aplicada. Quando a tensão é

removida, não se identifica nenhuma tendência de recuperação da deformação.

Figura 2.9- Aplicação da técnica Creep/recovery no estudo de pastas de cimento em níveis

de tensões abaixo e acima da transição sólido-líquido.( STRUBLE et al., 2001)

Em outro estudo mostrado na Figura 2.10, a técnica foi utilizada para avaliar a pega de

pastas de cimento.

Figura 2.10- Tensão de escoamento como uma função do tempo de hidratação de pastas de

cimento no estado fresco (STRUBLE et al., 2001)

29

O exemplo mostra o tempo de evolução da tensão de escoamento medido seqüencialmente

em uma mesma amostra de pasta de cimento, onde se observa que, durante o período de

indução, a tensão de escoamento aumenta lentamente até o instante em que o período de

aceleração se inicia, provocando um aumento rápido da tensão de escoamento. Assim, as

medidas fornecem uma estimativa da tensão de escoamento, que pode ser usada para

caracterizar o comportamento da pega de pastas de cimento.

2.2- APLICAÇÃO DOS PARÂMETROS DA MECÂNICA DOS SOLOS: TENSÃO

DE CISALHAMENTO, ATRITO INTERNO E COESÃO

A mecânica dos solos constitui-se numa ciência na qual o engenheiro civil se baseia para

desenvolver projetos como, por exemplo, fundações, barragens, pavimentos, túneis, dentre

outros. Essa ciência é rica em modelos específicos de comportamento que partem de

hipóteses simplificadas, necessárias ao seu desenvolvimento (PINTO, 2000). O estudo das

tensões na mecânica dos solos tem, como base, teorias específicas, que são próprias da

área, fruto de muitos anos de desenvolvimento e aplicações, bem como conceitos

fundamentais e teorias, que descrevem o comportamento de materiais sob determinadas

condições de tensão e deformação como a elasticidade, plasticidade e a reologia.

O interesse em se discutir alguns dos modelos e hipóteses, no presente trabalho, justifica-se

a partir do momento em que determinados tipos de solos apresentam similaridades com o

material que está se buscando analisar, no caso, as argamassas de revestimento. Outro

ponto favorável é a existência de várias técnicas, utilizadas na mecânica dos solos, que

podem ser plenamente utilizadas no estudo das propriedades das argamassas no estado

fresco. É certo que as análises devem ser feitas com cautela, uma vez que as condições, às

quais os dois materiais (solos e argamassas) estão submetidos, são bem diferenciadas na

prática. Entretanto, entende-se que as hipóteses levantadas podem ser ajustadas ao estudo

das argamassas, nos casos onde uma análise da estrutura interna do material é favorecida,

buscando entender como acontece a interação entre as partículas constituintes. Cabe

lembrar, ainda, que alguns termos utilizados no estudo dos solos são abordados durante

uma avaliação qualitativa das argamassas no estado fresco, como é caso, por exemplo, de

denominações como plasticidade, consistência, coesão e atrito interno. A diferença é que,

no caso dos solos, as hipóteses colocadas permitem estabelecer uma relação capaz de

caracterizar cada propriedade, inclusive estabelecendo valores que são utilizados na

30

classificação de determinados tipos de solos e como parâmetros de projetos de obras.

Algumas dessas hipóteses serão discutidas ao longo do presente texto. Para apresentação

dessa discussão, utilizaram-se, como base, as referências VARGAS (1978), CAPUTO

(1988) e PINTO (2000), livros textos comumente utilizados nos cursos de mecânica dos

solos, nas escolas de engenharia civil.

A ruptura dos solos é quase sempre um fenômeno de cisalhamento. Isso acontece, por

exemplo, quando uma sapata de fundação é carregada até a ruptura ou quando ocorre o

escorregamento de um talude. A resistência ao cisalhamento pode ser definida como a

máxima tensão de cisalhamento que o solo pode suportar sem sofrer ruptura, ou de outro

modo, é a tensão de cisalhamento do solo no plano em que a ruptura estiver ocorrendo.

Didaticamente, o entendimento do processo de cisalhamento é feito a partir de uma

abordagem sobre o mecanismo de deslizamento entre corpos sólidos e entre partículas. No

caso dos solos, esse entendimento é feito analisando os fenômenos de atrito interno e

coesão.

2.2.1- Atrito interno

A resistência por atrito entre partículas pode ser simplificadamente demonstrada por

analogias com o problema de deslizamento de um corpo sobre uma superfície plana

horizontal, esquematizado na Figura 2.11-a, cuja relação é dada pela Equação 2.11.

NfT ⋅= (2.11)

Sendo,

N = força vertical transmitida pelo corpo (N)

T = força tangencial necessária para fazer o corpo deslizar (N)

f = coeficiente de atrito entre os dois materiais

Pela equação, para que haja deslocamento a força tangencial (T) deve ser superior ao

produto Nf ⋅ . Isso demonstra certa proporcionalidade entre a força normal e força

tangencial.

31

N

T

F

ϕ

T

N

T

PN

ϕ

ϕ

N

TN

(a) (b)

(c)(d)

Figura 2.11- Esquema demonstrando o problema de deslizamento entre dois corpos

(PINTO, 2000)

Esta relação pode ser também descrita pela Equação 2.12,

ϕtgNT ⋅= (2.12)

sendo ϕ, o ângulo formado pela resultante das duas forças com a força normal, também

chamado ângulo de atrito. Esse parâmetro pode ser entendido como o ângulo máximo, que

a força transmitida pelo corpo à superfície pode fazer com a normal ao plano de contato

sem que ocorra deslizamento. Atingindo esse ângulo, a componente tangencial é maior do

que a resistência ao deslizamento, provocando movimento relativo entre o corpo e a

superfície, como esquematizado na Figura 2.11-c.

É claro que o fenômeno de atrito em suspensões concentradas (como solos e argamassa) é

um processo mais complexo se diferenciando, principalmente, pelo fato de envolver um

grande número de partículas, podendo ocorrer situações onde fica caracterizado um

deslizamento ou uma simples rolagem, uma sobre as outras, acomodando-se em vazios

encontrados no percurso. Existe também uma diferença entre as forças transmitidas nos

contatos entre os grãos de areia (partículas maiores) e os grãos de argila (partículas

menores)13, destacando-se:

13 Segundo a classificação adotada na mecânica dos solos, as areias têm um diâmetro equivalente na faixa entre 4,8 e 0,05 mm, sendo as argilas inferiores a 0,005 mm (CAPUTO, 1988).

32

1. nos contatos entre grãos de areia, geralmente as forças transmitidas são

suficientemente grandes para expulsar a água da superfície, de tal forma que os

contatos ocorrem realmente entre partículas;

2. no caso de argilas, o número de grãos é muitíssimo maior, sendo a força

transmitida em um único contato, extremamente reduzido. Cabe lembrar, ainda, que

as partículas de argila são envolvidas por moléculas de água quimicamente

adsorvidas. Essas moléculas não são removidas simplesmente pelas forças de

contato atuantes (como no caso das partículas de areia). Nesta configuração, as

moléculas de água adsorvidas são as principais responsáveis pela transmissão das

forças.

A Figura 2.12 ilustra a diferença dos contatos entre as partículas de areia e de argila.

Figura 2.12- Transmissão de força entre partículas de areia e argila (PINTO, 2000)

2.2.2- Coesão

A resistência ao cisalhamento dos solos é essencialmente devida ao atrito entre as

partículas. Entretanto, a atração química entre as mesmas pode provocar um ganho de

resistência independente da tensão normal atuante no plano, constituindo assim uma

coesão real entre as partículas (conforme ilustra a Figura 2.12). A coesão real deve ser bem

diferenciada da coesão aparente. Esta última é uma parcela da resistência ao cisalhamento

de solos úmidos, não saturados, devido à tensão entre partículas resultante da pressão

capilar da água (conforme ilustra a Figura 2.13). Saturando-se o solo, essa parcela da

resistência desaparece. Embora mais visível nas areias, onde é clássico o exemplo das

33

esculturas de areias feitas nas praias, nos solos argilosos, a coesão aparente adquire

maiores valores.

Figura 2.13- Efeito da pressão capilar entre partículas causando a coesão aparente

2.2.3- Critérios de ruptura

Critérios de ruptura são formulações, que procuram refletir as condições em que ocorre a

ruptura dos materiais. Existem critérios que estabelecem a máxima tensão de compressão,

tração ou de cisalhamento. Outros se referem às máximas deformações. Outros, ainda,

consideram a energia de deformação. Os critérios de ruptura, que melhor representam o

comportamento dos solos, são os critérios de Coulomb e de Mhor, sendo o de Coulomb o

mais conhecido e de fácil aplicação, com parâmetros que permitem uma analogia com o

estudo das propriedades das argamassas no estado fresco. Por essa razão, será melhor

detalhado a seguir.

O critério de Coulomb pode ser expresso como: “não há ruptura se a tensão de

cisalhamento não ultrapassar um valor dado pela Equação 2.13”.

στ fc += (2.13)

sendo,

c = coesão (Pa)

f = coeficiente de atrito

Os parâmetros c e f são constantes do material e σ a tensão normal existente no plano de

cisalhamento. O coeficiente de atrito interno pode ser expresso como a tangente de um

ângulo, denominado ângulo de atrito interno (ϕ). Cabe lembrar que o fenômeno físico de

coesão não deve ser confundido com a coesão correspondente ao parâmetro c da equação

de resistência ao cisalhamento definido pelo critério de Coulomb (VARGAS, 1978;

1 mm

34

CAPUTO, 1988 e PINTO,2000). Embora leve o mesmo nome, indica simplesmente o

coeficiente linear de uma equação de resistência válida apenas para uma faixa de tensão

mais elevada e não para uma tensão normal nula ou próxima de zero. A representação do

critério de ruptura de Coulomb está apresentada na Figura 2.14.

Tensão normal (σ)

Tens

ão d

e ci

salh

ame n

to (τ

)

c

ϕ

σ1 σ2 σ3

τ1

τ2

τ3

Figura 2.14- Representação do critério de ruptura de Coulomb (CAPUTO, 1988)

Os ensaios comumente utilizados para estudar a resistência ao cisalhamento dos solos são

os ensaios de cisalhamento direto e compressão triaxial. Ambos fornecem resultados

similares, entretanto o ensaio de compressão triaxial é um ensaio mais completo. O ensaio

de cisalhamento direto foi utilizado na presente pesquisa, sendo melhor detalhado no item

sobre caracterização das técnicas utilizadas na pesquisa, Item 2.5.4.

O comportamento típico de resultados de cisalhamento direto aplicados ao estudo de areia

está apresentado na Figura 2.15. O caso (a) corresponde a uma análise da tensão de

cisalhamento de areias fofas, e o caso (b) trata do comportamento da tensão de

cisalhamento em areias compactas. Os gráficos apresentam uma análise da tensão de

cisalhamento (τ) em função da deformação específica (ε), considerando duas tensões

normais distintas (σ1 e σ2).

35

Figura 2.15- Resultados típicos de cisalhamento em areias – (a) areia fofa e (b) areia

compacta (PINTO, 2000)

No caso das areias fofas, observa-se que a tensão cresce lentamente com a deformação,

atingindo um valor máximo em deformações relativamente altas, da ordem de 6 a 8%.

Para as areias compactas, a tensão de cisalhamento cresce rapidamente com as

deformações, até atingir um valor máximo, sendo esse valor considerado como a

resistência máxima ou resistência de pico. Entretanto, observa-se que, atingida essa

resistência máxima, continuando com a deformação da amostra, a tensão de cisalhamento

decresce lentamente até se estabilizar em torno de um valor, que é definido como a

resistência residual.

Variando-se a tensão normal, em ambos os casos (areia fofa e areia compacta), de σ1 para

σ2, as curvas apresentam praticamente o mesmo aspecto com algum grau de

proporcionalidade.

A resistência de pico das areias compactas é justificada pelo entrosamento entre as

partículas. Nas areias fofas, o processamento de cisalhamento provoca uma reacomodação

das partículas, que se dá com uma redução do volume. Nas areias compactas, as tensões de

cisalhamento devem ser suficientes para vencer os obstáculos representados pelos outros

grãos na sua trajetória. Vencido esse obstáculo, que exige um aumento de volume, a

resistência cai ao valor da areia no estado fofo.

Nas areias, o parâmetro utilizado para caracterizá-las é o ângulo de atrito interno (ϕ), uma

vez que se trata de um material não coesivo. Um gráfico típico da relação entre a tensão de

cisalhamento e a tensão normal para o caso das areias, ilustrando o fato das mesmas serem

tratadas como um material não coesivo, é apresentado na Figura 2.16.

36

Tensão normal (σ)Te

nsão

de

c isa

lham

e nto

(τ)

ϕτ3

σ1 σ2

τ2

τ1

σ3

Figura 2.16- Relação entre a tensão de cisalhamento e tensão normal - caso das areias

(CAPUTO, 1988)

Como referência, a Tabela 2.2 apresenta valores típicos de ângulo de atrito interno para as

areias.

Tabela 2.2- Valores típicos de ângulo de atrito interno de areias (PINTO, 2000)

Compacidade Características da areia fofo compacto

Areias bem graduadas de grãos angulares 37o 47o Areias bem graduadas de grãos arredondados 30o 40o

Areias mal graduadas de grãos angulares 35o 43o Areias mal graduadas de grãos arredondados 28o 35o

A Tabela 2.3 apresenta os principais fatores, que influenciam diretamente os valores do

ângulo de atrito interno nas areias. Os casos apresentados foram extraídos da referência

(PINTO, 2000). Esses casos podem auxiliar na interpretação do comportamento das

argamassas durante uma avaliação com o método de cisalhamento direto, uma vez que o

agregado exerce uma sensível contribuição no processo de cisalhamento.

37

Tabela 2.3- Fatores com influência direta nos valores do ângulo de atrito das areias (adaptado de PINTO, 2000)

Parâmetro Justificativa Representação

Grau de compacidade

A compacidade da areia governa o entrosamento entre as partículas. Como as areias têm intervalos de índices de vazios bem distintos, os ângulos de atrito são geralmente referidos à compacidade relativa das areias. Resultados experimentais mostram que o ângulo de atrito de uma areia, no seu estado mais compacto, é da ordem de 7 a 10 graus, maior do que o ângulo de atrito no seu estado mais fofo.

Distribuição granulométrica

Quanto mais bem distribuída granulometricamente é uma areia, melhor o entrosamento entre as partículas e, conseqüentemente, maior o ângulo de atrito. É interessante notar que o papel dos grãos grossos é diferente do desempenhado pelos finos. Em areias onde se predomina a fração fina em relação à fração grossa, as mesmas ficam envolvidas pela massa de partículas finas, identificando pouca colaboração no entrosamento. Do contrário, areias onde predomina a fração grossa em relação à fração fina, identifica-se maior grau de entrosamento, uma vez que a fração fina é suficiente para preencher os vazios localizados entre as partículas maiores, tendo como conseqüência o aumento do ângulo de atrito.

Forma dos grãos

Areias constituídas de partículas esféricas e arredondadas têm ângulo de atrito sensivelmente menor do que as areias constituídas de grãos angulares. Este fato se justifica pelo maior grau de entrosamento identificado entre as partículas quando elas são irregulares

Presença de água

De um modo geral, o ângulo de atrito de uma areia saturada é aproximadamente igual ao da areia seca, ou só um pouco menor, a menos do caso de areias com grãos muito irregulares, nas quais a água reduz a resistência. Entretanto, deve-se ter cuidado nos casos onde a presença de água, em condições de não saturação, cria uma situação em que os meniscos de interfaces ar-água provocam a existência de uma pressão neutra negativa na água (pressão de sucção). Esta tensão provoca uma tensão efetiva e a ela corresponde um ganho de resistência. Este ganho de resistência, apesar de ser temporário (desaparece com a saturação ou secagem), pode influenciar na resistência de cisalhamento para tensões normais muito pequenas.

38

2.3- PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO

2.3.1- Influência da pasta e dos agregados nas propriedades no estado fresco

Os concretos e as argamassas são tratados como suspensões concentradas de partículas

sólidas (agregados) em um líquido viscoso (pasta). Por sua vez, sabe-se que a pasta não é

um fluido homogêneo e sim composto de partículas em um líquido, no caso a água.

Segundo alguns pesquisadores, como TATTERSALL (1976), POPOVICS (1982)

BANFILL (1991) e FERRARIS (1999), em escala macroscópica, pode-se assumir que tais

materiais escoam como um fluido, podendo aplicar toda a teoria clássica, que envolve o

escoamento de fluidos, já discutida anteriormente. Entretanto, sabe-se que o estudo é

influenciado, potencialmente, pela heterogeneidade dos materiais constituintes e pela

grande variedade de dimensões de grãos presentes (variando desde micrômetros, como é o

caso de algumas adições, até alguns centímetros, como, por exemplo, os agregados graúdos

presentes no concreto).

A contribuição das partículas finas (cimento, cal, microssílica, pozolanas, dentre outras),

nas propriedades reológicas desses materiais, podem se manifestar tanto pela concentração

volumétrica, quanto pela distribuição granulométrica. A quantidade de partículas finas

influencia diretamente a fluidez, gerando comportamentos distintos (FERRARIS e DE

LARRARD, 1998; OLIVEIRA et al., 2000; DE LARRARD e SEDRAN, 2002), dentre os

quais destacam-se:

1. teores reduzidos de pasta levam ao predomínio dos contatos de alta fricção entre os

agregados, resultando em baixa fluidez;

2. à medida que se eleva o teor de pasta, a suspensão escoa com maior facilidade, pois

diminuem os contatos entre os agregados e a fluidez passa a ser governada pela

viscosidade da pasta.

3. apesar da ausência de partículas finas dificultar a movimentação dos agregados, sua

presença em excesso pode até diminuir a fluidez, pois a quantidade de água disponível

para o afastamento das partículas no sistema (água livre) se reduz com o aumento da

área superficial volumétrica da composição.

39

Essa discussão justifica a existência de um certo teor de pasta, que deve estar presente na

mistura (concreto ou argamassa) para maximização de sua fluidez. Valores extremos, fora

desse teor, poderão influenciar decisivamente no comportamento das suspensões.

O volume de pasta na mistura tem um papel tão importante, que vários modelos,

atualmente, vêm sendo estudados para tentar predizer a reologia dos concretos e das

argamassas a partir do estudo da reologia da pasta (FERRARIS e DE LARRARD, 1998;

RAGO, 1999). Entretanto, alguns pesquisadores apontam que esta abordagem deve ser

feita com certa cautela, uma vez que as propriedades reológicas desses materiais são

fortemente influenciadas pela presença de partículas maiores (os agregados), não

permitindo uma analogia tão direta (FERRARIS e GAIDIS, 1992).

A influência das partículas mais grossas no comportamento reológico das argamassas e

concretos está relacionada com a dificuldade de movimentação entre as mesmas, o que é

reflexo da existência de certo coeficiente de atrito entre as partículas. Tal comportamento

característico é afetado mais ainda pelo efeito de massa do agregado (agregados maiores),

área superficial, proporção entre pasta e agregado e pelo atrito interno entre as partículas

maiores. Este último é reflexo da rugosidade superficial da partícula do agregado, bem

como da distribuição granulométrica. A existência de um coeficiente de atrito interno nas

argamassas e concretos contribui para formação de um “esqueleto”, que pode enrijecer o

conjunto, dificultando a fluidez do sistema. Nesse caso, ao se analisar o comportamento do

concreto e das argamassas em situação de fluxo, é conveniente imaginar que, apenas

quando a tensão de cisalhamento for suficiente para vencer simultaneamente os efeitos de

superfície dos grãos finos (responsáveis pela tensão de escoamento) e o atrito interno

provocado pelos grãos maiores do agregado, é que o material entra em escoamento

(SOBRAL, 1990).

Em geral, a equação mais utilizada para descrever o comportamento reológico desses

materiais, principalmente no caso do concreto, é a equação de Bingham, isso porque, além

de ser um modelo bastante simples (Figura 2.3), os parâmetros usados são fatores que

podem ser medidos independentemente (Equação 2.4), atendendo uma ampla faixa de

consistência para composições usuais (TATTERSALL, 1976; POPOVICS, 1982 e

FERRARIS, 1999). Outro modelo bastante utilizado é o modelo de Herscheil e Bulkley

descrito pela Equação 2.5 (DE LARRARD, 1999).

40

2.3.2- Propriedades das argamassas relacionadas à produção dos revestimentos

A argamassa em si deve apresentar características adequadas de trabalhabilidade que, de

um modo geral, é traduzida em termos de parâmetros como: consistência, plasticidade,

coesão, adesão, exsudação, aspereza e capacidade de retenção de água. Algumas dessas

propriedades serão definidas e inter-relacionadas a seguir, sob diferentes pontos de vista.

2.3.2.1- Trabalhabilidade das argamassas

Na construção civil, termos como trabalhabilidade, consistência, coesão e plasticidade são

usados para descrever o comportamento de matérias como argamassas e concretos no

estado fresco.

Para o caso do concreto a consistência é, sem dúvida, uma das propriedades que mais

influencia a trabalhabilidade, sendo esta influenciada por uma série de fatores, tanto

internos (reflexo dos materiais constituintes) como externo (reflexo do processo de

aplicação). A Tabela 2.4 enumera uma série desses fatores, ilustrando a complexidade do

termo trabalhabilidade. O parâmetro mais utilizado, até hoje, para caracterizar esta

propriedade é o valor de abatimento obtido no ensaio com o cone de Abrams, desenvolvido

por volta de 1922 (HELENE et al. 1993). Esse é um ensaio simples e prático, que fornece

resultados satisfatórios para uma boa parte das aplicações. Entretanto, tal condição tem se

modificado nos últimos anos devido ao surgimento de concretos especiais, que necessitam

de uma avaliação mais precisa das propriedades no estado fresco, sendo insuficiente

apenas o valor de abatimento para caracterizá-las.

Tabela 2.4- Fatores que influenciam a trabalhabilidade do concreto no estado fresco (PETRUCCI, 1987)

Fatores internos Fatores externos Teor de água muitas vezes definida em função

da relação água/cimento tipo de mistura

Proporção entre cimento e agregado tipo de transporte Proporção entre agregado miúdo e graúdo tipo de lançamento

Forma e textura dos grãos do agregado tipo de adensamento Teor e tipo aditivos dimensões e armadura da peça a executar

Quanto ao estudo da reologia dos concretos, a maioria dos pesquisadores do tema (dentre,

eles: TATTERSALL, 1976; HU e DE LARRARD, 1995; FERRARIS e DE LARRARD,

41

1998; DE LARRARD, 1999) afirmam que todos os termos relatados anteriormente

deveriam ser descartados em favor de parâmetros físicos mensuráveis. TATTERSALL

(1976), ainda sumariza, muito claramente, a terminologia da trabalhabilidade do concreto

em três classes, conforme apresentado na Tabela 2.5.

Tabela 2.5- Classificação das propriedades do concreto no estado fresco (TATTERSALL, 1976)

Classes Propriedades

Classe I: qualitativa Trabalhabilidade, escoabilidade, compactabilidade, estabilidade,

bombeabilidade, consistência, etc. Usada unicamente em uma descrição geral sem qualquer tentativa para quantificar.

Classe II: quantitativa empírica

Abatimento, fator de compactação, Ve-be, etc. Usado simplesmente como um manifestação quantitativa do comportamento em um particular jogo

de circunstâncias. Classe III: Quantitativa

fundamental Viscosidade, tensão de escoamento, etc.

As propriedades que podem ser usadas para descrever o escoamento do concreto no estado

fresco são a tensão de escoamento e a viscosidade, portanto, qualquer teste utilizado para

descrever tal comportamento deveria, ao menos, medir essas duas propriedades. Todavia, a

maioria dos testes existentes mede apenas um fator, correlacionando-se com a tensão de

escoamento, ou com a viscosidade. Os testes para medir ambos os parâmetros existem, mas

são relativamente de custo elevado, de difícil operação e transporte, além de terem

aplicações limitadas a alguns tipos de materiais, não sendo, amplamente, utilizados na

maioria dos laboratórios de tecnologia do concreto (FERRARIS, 1999).

Não muito diferente do concreto, mas com algumas particularidades, a trabalhabilidade das

argamassas no estado fresco também oferece certo grau de complexidade, sendo

influenciada por fatores análogos aos apresentados na Tabela 2.4, conforme pode ser visto

na Tabela 2.6.

No caso das argamassas de revestimento, destaca-se ainda mais o elevado grau de

empirismo que confere a caracterização deste material no estado fresco. Como exemplo

cabe lembrar que, no estudo do concreto, a consistência, apesar de uma infinidade de

formas diferentes de avaliação, até hoje é o principal parâmetro para caracterizar misturas

de concreto potencialmente utilizáveis. Para as argamassas de revestimento ainda se

identifica certa dificuldade na caracterização de tais materiais sob as mesmas condições de

42

aplicação. O conhecimento apenas da consistência, que, na maioria das vezes, é avaliada

indiretamente pela mesa de consistência, é insuficiente para definir se uma argamassa é ou

não trabalhável. Atualmente, uma das formas mais usadas para se definir tais

características, é a avaliação qualitativa de um operário com certa experiência no manuseio

e aplicação de argamassas.

Tabela 2.6- Fatores que influenciam a trabalhabilidade das argamassas (BAUER, 2004)

Fatores internos Fatores externos Teor de água muitas vezes definida em função

da consistência necessária Tipo de mistura

Proporção entre aglomerantes e agregado Tipo de transporte Natureza e teor dos plastificantes (cal, finos

argilosos, etc) Tipo de aplicação no substrato

Distribuição granulométrica e forma e textura dos grãos do agregado Operações de sarrafeamento e desempeno

Natureza, teor e princípio ativo dos aditivos Características da base de aplicação – tipo de preparo, rugosidade, absorção, etc.

Mesmo assim, a trabalhabilidade é uma propriedade das argamassas no estado fresco muito

importante, haja vista a sua obrigatoriedade para que possa ser convenientemente utilizada,

com fácil manuseio. Vários pesquisadores, que estudam as argamassas de revestimento,

apontam definições acerca deste termo e algumas dessas são apresentadas na Tabela 2.7.

Tabela 2.7- Definições sobre trabalhabilidade aplicadas às argamassas de revestimento

Autor Definição

RILEM (1982)

Facilidade do operário trabalhar com a argamassa, que pode ser entendida como um conjunto de fatores inter-relacionados, conferindo boa qualidade e produtividade na sua aplicação, considerando ainda que a consistência e a plasticidade são as propriedades reológicas básicas, que caracterizam a trabalhabilidade.

SELMO (1989)

Diz-se que uma argamassa de revestimento tem boa trabalhabilidade quando se deixa penetrar com facilidade pela colher de pedreiro, sem ser fluida; mantendo-se coesa – sem aderir à colher – ao ser transportada para a desempenadeira e lançada contra a base; e permanece úmida o suficiente para ser espalhada, cortada (operação de sarrafeamento) e ainda receber o tratamento superficial previsto.

CINCOTTO, SILVA & CARASEK (1995)

Propriedade que depende e resulta de várias outras, tais como: consistência, plasticidade, coesão, tixotropia e retenção de água, além da exsudação, tempo de pega e adesão inicial, e é diretamente relacionada com o julgamento subjetivo por parte do operário (no caso o pedreiro).

CARASEK (1996)

Habilidade de fluir ou espalhar-se sobre a superfície do componente do substrato, por suas saliências, protuberâncias e fissuras, definindo a intimidade do contato entre a argamassa e o substrato relacionando-se assim com a aderência e sua extensão.

43

Está claro que, em termos gerais, as definições são apenas descritivas e algumas

propriedades são de difícil mensuração (coesão, plasticidade, consistência, tixotropia,

retenção de água, dentre outros). Em campo, as situações são freqüentemente diferentes

porque alguns destes termos são usados indistintamente por várias pessoas envolvidas

(engenheiros, pedreiros, dentre outros), sendo, mais uma vez, definidos de acordo com

critérios pessoais e não, baseados no comportamento físico do material. Salienta-se ainda

que a avaliação das propriedades é muito incipiente, fazendo uso de procedimentos

empíricos, que permitem uma avaliação baseada em aspectos de natureza táctil-visual,

embasados no conhecimento e experiência dos profissionais envolvidos nas avaliações

(BAUER, 1998). A exigência de trabalhabilidade é, portanto, intuitiva de uma relação

qualitativa, difícil de avaliar, que busca subsídios em outras propriedades das argamassas.

Em resumo, é certo que a trabalhabilidade reflete a facilidade do operário durante as

operações de manuseio e aplicação das argamassas. Em geral, uma falta de

trabalhabilidade da argamassa é traduzida em aspectos como uma argamassa áspera, muito

seca ou muito fluida, com segregação e exsudação excessiva, com dificuldade de espalhar

sobre a base de aplicação, falta de adesão inicial e em certas dificuldades para início das

operações de acabamento.

Quando um operário passa a colher de pedreiro na argamassa ou quando aplica parte dela

no substrato, o mesmo está avaliando algumas das características discutidas anteriormente.

Em determinados momentos, o meio mais simples de se ajustar a trabalhabilidade da

argamassa em obra é alterando o teor de cal (tendo em vista a plasticidade e a coesão) ou a

quantidade de água (tendo em vista a consistência), procedimentos que o operário executa,

na maioria das vezes, intuitivamente, sem conhecer os conceitos básicos da influência de

cada material nas propriedades das argamassas.

Pode-se dizer que o principal caminho para se controlar a trabalhabilidade das argamassas

é, sem dúvida, conhecer os materiais e as ferramentas disponíveis para a execução dos

sistemas de revestimento, destacando-se:

• características, propriedades, limitações e até possíveis incompatibilidades entre os

diversos materiais (agregados, cal, cimento e aditivos), ou tipo de base de aplicação

(blocos de concreto, cerâmico, com ou sem chapisco, dentre outros);

44

• incompatibilidade, ainda, entre as opções de ferramentas disponíveis para a

execução dos sistemas de revestimento (aplicação manual ou mecânica, tipo de

misturador) e os materiais; e

• previsão, refinamento e controle na produção da argamassa, principalmente em

decisões com influência no processo de execução (proporcionamento, teor de água,

tempo de mistura, este último, sobretudo, no caso de argamassas com aditivos

incorporadores de ar).

É evidente que essas recomendações merecem, ainda, ser complementadas com o

estabelecimento de parâmetros capazes de caracterizar, de forma prática, o comportamento

das argamassas no estado fresco. Similar ao estudo da reologia do concreto, todo o

empirismo associado ao assunto deveria ser descartado em favor de parâmetros físicos

mensuráveis. Por exemplo, poder-se-ia dizer que uma argamassa tem uma determinada

viscosidade, tensão de escoamento, coesão ou atrito interno em vez de se referir a uma

baixa trabalhabilidade ou, pelo menos, procurar associar várias propriedades mensuráveis,

diretamente relacionadas, com tais parâmetros ao invés de definir uma única propriedade

para caracterizar uma argamassa como trabalhável.

2.3.2.2- Consistência e plasticidade

A consistência e a plasticidade são as principais propriedades que determinam uma

condição de trabalhabilidade das argamassas de revestimento. Em alguns momentos, essa

condição torna-se sinônimo dessas duas propriedades. As várias definições existentes

derivam dos conceitos apresentadas no documento RILEM (1982), que coloca:

• Consistência – é a propriedade pela qual a argamassa tende a resistir às deformações

que lhe são impostas;

• Plasticidade – é a propriedade que permite a argamassa deformar-se sem ruptura, sob a

ação de forças superiores às que promovem a sua estabilidade, mantendo a deformação

depois de retirado o esforço.

Quanto à consistência, ainda se discute uma avaliação qualitativa que classifica uma

argamassa como sendo seca, plástica ou fluida. Essa classificação procura, de certa forma,

incluir, em um só conceito, as definições de plasticidade e consistência. De um modo geral,

é certo que as duas propriedades são interligadas e, em determinados momentos, não

45

podem ser tratadas independentemente quando se analisa uma condição de

trabalhabilidade. Outro ponto, que contribui para a discussão, diz respeito aos fatores que

influenciam tais propriedades os quais, em geral, são similares como, por exemplo:

• natureza e teor de aglomerante;

• granulometria da areia, bem como a dimensão das partículas;

• teor de água;

• teor de ar incorporado na mistura;

• natureza e teor dos aditivos empregados (incorporadores de ar, retentores de água,

dentre outros.);

• natureza e teor das partículas finas adicionadas às argamassas (finos argilosos,

calcários); dentre outros.

Nota-se que a interpretação da propriedade trabalhabilidade ainda é uma tarefa

extremamente complexa. Entretanto, não se pode descartar todo conhecimento e conceitos

adquiridos até o presente momento, uma vez que, em determinadas situações, uma

avaliação visual das condições de consistência e plasticidade é ainda imprescindível. Um

outro caminho, que não exclui a necessidade do anterior, é o de explicar as propriedades

citadas a partir da compreensão dos fenômenos que ocorrem nos materiais quando

misturados, bem como na estruturação interna da argamassa, resultante dessa mistura. Em

uma dessas tentativas RAGO e CINCOTTO (1997) apresentaram uma discussão acerca da

influência de determinados parâmetros reológicos como viscosidade e tensão de

escoamento nas propriedades de consistência e plasticidade. Uma síntese dessa abordagem

é esquematizada na Figura 2.17.

Nessa discussão, é ainda freqüente a introdução de termos não muito simples de serem

avaliados, no caso das argamassas de revestimento como, por exemplo, a coesão -

condição empírica, que reflete o estágio de união e aglutinação entre as partículas

(apontada como diretamente relacionada ao limite de escoamento das argamassas). A

necessidade de coesão entre as partículas é colocada como uma das condições necessárias

para a plasticidade das argamassas de revestimento.

46

Superfície espec í fica dos sólidos, for ças de

atração e repulsão

Geometria, dimens ões e forma

das part í culas

Coesão

Limite de escoamento

Plasticidade Consist ê ncia

Trabalhabilidade

Viscosidade

Características da partícula

Características físicas

Propriedades de aplicação

Figura 2.17- Relação entre constituintes e as propriedades de argamassas (RAGO e

CINCOTTO, 1997)

Indiretamente, a plasticidade é descrita como reflexo da estruturação interna provocada

pelo grau de união entre as partículas, principalmente as mais finas da composição

(comportamento comum às argamassas tradicionais - cimento, cal e areia, tendo a cal como

principal elemento plastificante). No caso das argamassas com aditivos incorporadores de

ar, a estruturação interna é obtida pela introdução de parâmetros, que estão relacionados ao

princípio ativo do material, como, por exemplo, o “efeito ponte”, um dos principais

responsáveis pelo efeito plastificante desses aditivos, conforme discutido por RIXON e

MAILVAGANAM (1999).

Em reologia, a plasticidade é um termo bastante empregado para definir o comportamento

de fluidos pseudoplásticos com limite de escoamento, coincidindo com a definição da

Equação 2.4 (MACHADO, 2002). Um fluido plástico, sob o aspecto reológico, pode ser

classificado como líquido ou sólido, sendo, em geral, dispersões que, em repouso, podem

formar uma rede estruturada interpartículas ou intermoléculas, devido a forças de atração

polares e/ou forças de Van der Waals. Essas forças restringem a mudança posicional de um

elemento de volume e confere ao sistema uma estrutura semi-sólida de alta viscosidade.

Quando uma força externa aplicada sobre o sistema é menor que a força equivalente que

forma a rede, então ocorre apenas uma deformação elástica no sistema. Do contrário,

47

quando a força externa for maior do que a força da rede é que esta se desfaz e provoca uma

mudança de posição irreversível num elemento de volume. A tensão que ultrapassa este

ponto é denominada de tensão de escoamento (MACHADO, 2002).

A reologia utiliza a denominação de consistência para definir um índice físico, que serve

para caracterizar o comportamento em situação de fluxo de fluidos pseudoplásticos e

dilatantes. Esse índice aparece no modelo de Ostwald (Equação (2.2)), podendo ser

diretamente correlacionado com a viscosidade aparente. Seu valor indica o grau de

resistência do fluido diante do escoamento. Quanto maior o valor de K, mais “consistente”

o fluido será. A grande vantagem deste parâmetro reológico é o fato de se tratar de uma

grandeza física perfeitamente mensurável, condição essa que ameniza o caráter empírico,

que é associado à definição de consistência, quando utilizada para caracterizar uma

argamassa no estado fresco.

No estudo das argamassas e concretos, percebe-se que a definição do termo consistência

também se assemelha à definição do termo reológico colocado anteriormente.

Provavelmente, tal semelhança tem influenciado na analogia da consistência com a

viscosidade, no caso das argamassas e concretos (conforme indica a Figura 2.17).

Entretanto, essa correlação torna-se confusa se analisarmos grande parte dos métodos de

ensaio atualmente disponível para se avaliar a consistência desses materiais. No estudo da

trabalhabilidade dos concretos, é comum a existência de métodos, que são colocados para

avaliação da consistência, porém alguns fornecem parâmetros com forte correlação com a

viscosidade e outros com forte correlação com a tensão de escoamento (FERRARIS,

1999).

2.3.2.3- Retenção de água

A retenção de água é a capacidade da argamassa fresca em manter sua consistência ou

trabalhabilidade, quando sujeita a solicitações que provocam perda de água de

amassamento, seja por evaporação ou pela absorção de um componente da alvenaria

(CINCOTTO et al, 1995). Além de determinar as condições de manuseio da argamassa, a

retenção de água influi sobre as propriedades no estado endurecido, à medida que as

reações químicas de endurecimento dos aglomerantes se efetuam durante a cura (RILEM,

1982), como também tem influência sobre as condições de contato da argamassa com a

48

base. Essas condições podem agir sobre a retração por secagem e sobre a resistência

mecânica, além de fazê-lo sobre a própria aderência do revestimento (SABBATINI, 1984).

SELMO (1989) afirma que a capacidade de retenção de água das argamassas mistas é

fortemente influenciada pela área específica dos materiais constituintes e pelo número de

íons ativos por unidade de superfície, pela maturação prévia da cal e sua natureza, além das

relações cal/cimento e agregado/aglomerante.

De todo modo, é certo que a retenção exerce um papel de suma importância para as

propriedades no estado fresco, principalmente para a trabalhabilidade, tendo influência

decisiva no desenvolvimento das operações iniciais de manuseio, transporte, aplicação e

até mesmo, operações de acabamento como sarrafeamento e desempeno.

2.3.2.4- Exsudação

Outra propriedade que merece destaque, durante a avaliação de uma condição de

trabalhabilidade, é a exsudação de água. Essa propriedade caracteriza-se pela tendência de

transporte de água em mistura de materiais como concretos e argamassas cuja parte sólida

tende a sedimentar. Em algumas argamassas, é visível a necessidade freqüente de

homogeneização do material o que pode interferir na sua capacidade de adesão ao ser

aplicada no substrato. Em determinadas condições, afirma-se que uma tendência da

argamassa à exsudação é indicativa da falta de plasticidade da mesma (SELMO, 1989).

Nas argamassas mistas, talvez, esse comportamento seja reflexo do fato de as duas

propriedades serem influenciadas por um mesmo parâmetro, no caso, o teor de cal na

mistura. Assim, a simples busca em se corrigir uma propriedade implica, indiretamente, na

correção da outra. Por isso a determinação da exsudação pode ser útil na seleção de

diferentes misturas trabalháveis e não trabalháveis.

2.3.2.5- Teor de ar incorporado

Os vazios presentes na argamassa são, na realidade, ar aprisionado, ou mesmo incorporado,

ou ainda espaços resultantes da evaporação do excesso de água. O teor de ar tem influência

sobre a resistência de aderência dos sistemas de revestimento, fato que limita a dosagem de

aditivos incorporadores de ar utilizados em argamassas de revestimento. Entretanto, para

49

as propriedades no estado fresco, observa-se que teores de ar relativamente elevados para

argamassas industrializadas (em torno de 25%) não exercem influências negativas nas

propriedades das argamassas no estado fresco, identificando, inclusive, em alguns casos,

melhoras em propriedades como plasticidade, retenção de água, exsudação, refletindo em

facilidades, durante o processo de aplicação (ALVES, 2002). O teor de ar incorporado nas

propriedades das argamassas exerce tal influência que, atualmente, encontra-se no mercado

algumas argamassas de revestimentos industrializadas que apresentam, em sua formulação,

apenas cimento e agregado, tendo como principal elemento plastificante, aditivos

incorporadores de ar. O teor de ar ainda pode atuar, reduzindo a demanda de água para

uma mesma consistência e reduzindo a massa específica da argamassa.

2.3.2.6- Adesão

De forma clara, a adesão pode ser entendida como a propriedade da argamassa em ficar

aderida ao substrato logo depois da aplicação. Sob o ponto de vista do processo executivo,

a adesão ocorre durante o período em que a argamassa está à espera do sarrafeamento, pois

essa operação exige que a argamassa já tenha perdido parte da água, indicando uma

diminuição nítida de plasticidade e uma modificação visível nas características reológicas

do sistema.

A adesão está fortemente relacionada com as características reológicas da argamassa,

sendo computada a influência da pasta e do agregado presente na composição. Cabe à

pasta a responsabilidade pela adesão física ao substrato e aos grãos do agregado,

favorecendo um contato amplo entre os elementos (VALDEHITA ROSELLO, 1976). A

ocorrência da adesão inicial depende, ainda, das características de porosidade, velocidade

de absorção de água e rugosidade do substrato. Quanto ao agregado, o seu papel também é

considerado de extrema importância. O mesmo tem a função de interagir com a pasta,

favorecendo certo grau de estruturação da argamassa, podendo atuar aumentando o atrito

interno e distribuindo as tensões, que surgem ao longo da camada de revestimento,

provocada pela perda de água para o substrato ou para o meio.

Em uma abordagem reológica, percebe-se que o processo de aplicação de uma camada de

argamassa em um substrato e os possíveis problemas de adesão podem ser tratados de

forma simplificada a partir da correlação com o caso geral do escoamento de um fluido

50

sobre um plano inclinado, cujo esquema é mostrado na Figura 2.18. A abordagem do

problema se inicia pela execução de um balanço de forças, no estado estacionário, sobre

um elemento diferencial de volume no qual atuam forças de cisalhamento e gravitacional.

Esta última é a principal responsável pelo escoamento do fluido (NAVARRO, 1997; DE

LARRARD, 1999).

h

ρ g h

τo

θ

Figura 2.18- Caso geral do escoamento de um fluido em um plano inclinado (DE LARRARD, 1999)

No equilíbrio, a força gravitacional deve ser igual à força de cisalhamento ou, de forma

simplificada, a tensão de escoamento do material deve ser igual à tensão atuante devido à

força gravitacional (Equação 2.14):

( )θρτ senhgo ⋅⋅⋅= (2.14)

onde,

τo – Tensão de escoamento do fluido (Pa)

θ - Ângulo de inclinação da base (o)

ρ - Massa específica do fluido (kg/m3)

h – Espessura da camada (m)

g – Aceleração da gravidade (m/s2)

No caso particular de uma superfície vertical, como na maioria dos casos das aplicações

dos revestimento (conforme ilustra a Figura 2.19), o equilíbrio de forças seria obtido pela

Equação (2.15)

hgo ⋅⋅= ρτ (2.15)

51

SubstratoArgamassa

ρ g h

h

τo

Figura 2.19- Aplicação de um fluido em uma superfície vertical (DE LARRARD, 1999)

Para que a camada de fluido permaneça em contato com a base sem ocorrer fluxo relativo,

é necessário que a tensão de escoamento do fluido seja, no mínimo, igual à tensão

decorrente da força gravitacional atuante.

O caso geral, discutido anteriormente, ainda deve ser particularizado para as condições

inerentes ao processo de produção dos revestimentos, levando-se em conta as

características das argamassas e a interação entre a argamassa e o substrato.

Analisando uma argamassa poucos instantes após a sua aplicação em uma superfície

vertical, observam-se as seguintes situações:

• em primeiro lugar, existem duas regiões pertencentes ao revestimento que podem

sofrer ações diferenciadas: a interface com o substrato e a própria camada de

argamassa;

• na região de interface, logo após a aplicação, ocorrem alterações que modificam as

suas propriedades reológicas, onde se destaca a sucção de água pela base

juntamente com partículas de aglomerante, provocando um certo enrijecimento

nessa camada;

• ao contrário, na camada mais central, as alterações ocorrem mais lentamente, com

a influência de certos fatores, destacando a movimentação de água pela sucção e

evaporação, além do fluxo interno de água devido à ação da força da gravidade;

• no caso do fluxo de água devido à força gravitacional, esse pode sobrecarregar as

camadas ligeiramente inferiores que, caso estejam com alguma falha localizada de

52

adesão, também sobrecarrega as camadas inferiores, resultando no destacamento

ou deslizamento da argamassa (similar ao efeito do colapso progressivo em

estruturas – “efeito dominó”);

• este tipo de fluxo também pode ter origem em uma falha localizada de coesão

entre as partículas constituintes da argamassa (entre os agregados e pasta).

Aparentemente, o fluxo relativo que ocorre na camada do revestimento pode ser tratado

como o caso geral relatado anteriormente, onde o fluxo ocorre quando a tensão, devido às

forças gravitacionais atuantes, é maior que a tensão de escoamento da argamassa. Nesse

caso, todas as ações, no sentido de promover o aumento da tensão de escoamento

(alterações na granulometria, aumento do teor de aglomerante, dentre outros) ou reduzir

um dos elementos que interferem na força gravitacional, como a espessura da camada de

revestimento (reduzindo a espessura h) ou a massa específica da argamassa (introdução de

aditivos incorporadores de ar, agregados com massa específica menores, dentre outros),

são interessantes para se corrigir algum problema de adesão. Entretanto, as alterações não

devem ser indiscriminadas, uma vez que os parâmetros e as propriedades das argamassas

estão intimamente relacionados. Por exemplo: aumentos na tensão de escoamento podem

refletir, indesejadamente, numa condição de consistência para um determinado tipo de

aplicação ou, ainda, a introdução indiscriminada de aditivos incorporadores de ar,

buscando reduzir a massa específica da argamassa, pode refletir negativamente nas

propriedades no estado endurecido.

Caso o fluxo venha a ocorrer na região de interface entre a argamassa e o substrato, o

problema pode ser facilmente resolvido, aumentando-se a área de contato entre os dois

materiais. Como exemplo, temos a possível aplicação de chapisco ou até a escolha de

determinados tipos de blocos com ranhuras ou uma textura que favoreça esse aumento de

área de contato.

Alguns dos casos analisados podem ser identificados na Figura 2.20, onde se registram

exemplos de dois casos reais de aplicação de argamassas de revestimento com deficiência

de adesão. No primeiro caso (Figura 2.20-a), a argamassa aplicada, manualmente,

apresenta dificuldades de adesão na interface com o substrato. No segundo caso (Figura

2.20-b), a argamassa aplicada, por sistema de projeção, apresenta escorregamento de

material na própria camada de argamassa.

53

Em resumo, é de se esperar que uma argamassa trabalhável deve apresentar-se com

viscosidade suficiente para permitir manuseio e aplicação no substrato e, ao mesmo tempo,

apresentar uma tensão limite de escoamento tal que, após a aplicação, ela permaneça em

contato com o substrato sem destacamento ou escorregamento, sob ação do peso próprio da

camada de argamassa.

a) argamassa aplicada por processos convencionais

b) argamassa aplicada por sistema de projeção

Figura 2.20- Tendência ao escorregamento seguido de destacamento observado nas argamassas, instantes após a aplicação no substrato

54

2.4- TÉCNICAS E ENSAIOS USUAIS NA CARACTERIZAÇÃO DAS

ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO

Muitos dos testes utilizados, para avaliar a trabalhabilidade das argamassas, não são

satisfatórios, do ponto de vista reológico. Em alguns casos, o resultado fornecido se

correlaciona apenas com um parâmetro fundamental, ou é influenciado por vários

parâmetros ao mesmo tempo, sendo praticamente impossível definir isoladamente a

contribuição de cada um. Assumindo, por exemplo, que o material tem um comportamento

descrito pelo modelo de Bingham (que tem como parâmetros fundamentais a viscosidade e

a tensão de escoamento), a Figura 2.21 ilustra como o conhecimento de apenas um dos

parâmetros não é suficiente para descrever o comportamento reológico do material.


A - Mesma tensão de escoamento e diferentes viscosidadesB - Diferentes tensões de escoamento e mesma viscosidade

ηο1


Tens

ão d

e ci

salh

amen

to

το

Caso ATe

nsão

de

cisa

lham

ento

ηο2 το2

το1

Caso B

Figura 2.21- Comportamento reológico dos materiais (FERRARIS, 1999)

Percebe-se que, para uma mesma tensão de escoamento, é possível obter materiais com

comportamentos completamente diferenciados para outros valores de viscosidades. O

mesmo ocorre na situação contrária, onde, para um mesmo valor de viscosidade, é possível

encontrar materiais com tensões de escoamento diferentes. Caso o comportamento

identificado fosse descrito pelo modelo de Herscheil e Bulkley (Equação 2.5), os

parâmetros reológicos necessários para caracterizar o material seriam três (tensão de

escoamento (τo), o índice de consistência (K) e o índice de comportamento (n)).

Baseado na discussão anterior, existe uma classificação que agrupa os testes utilizados para

medir as propriedades de escoamento do concreto e, conseqüentemente, das argamassas,

em dois grupos: os ensaios que fornecem apenas um parâmetro, correlacionando-se ou com

55

a tensão de escoamento ou com a viscosidade, e os ensaios que fornecem os dois

parâmetros (FERRARIS, 1999).

Nos próximos itens, serão apresentados alguns desses ensaios, destacando-se

principalmente aqueles utilizados no estudo das argamassas no estado fresco. Entretanto,

deve-se ressaltar que a maior parte dos testes reológicos, que serão apresentados, foram

desenvolvidos para o estudo da reologia de concretos.

2.4.1- Técnicas convencionais

Grande parte das técnicas convencionais, utilizadas no estudo das argamassas no estado

fresco são tratadas como ensaios de um fator, não permitindo uma análise reológica

completa. Além do mais, os resultados fornecidos não permitem o cálculo direto de

parâmetros fundamentais, e sim, apenas uma correlação. Alguns dos principais testes estão

apresentados na Tabela 2.8.

Uma alternativa seria utilizar dois ou mais testes que se complementassem numa avaliação

reológica como, por exemplo, um teste que se correlacionasse bem com a viscosidade e

outro com a tensão de escoamento. Entretanto, a carência de estudos, que realmente

atestem esse grau de correlação e o fato dos métodos de ensaio serem aplicados a

determinados grupos específicos de argamassas, têm dificultado os estudos. Por exemplo,

os ensaios k-slump, cone de escoamento e turning tube viscometer, são recomendados para

argamassas com consistência quase fluida, apresentando restrições para determinadas

dimensões de partículas. Em outro exemplo, no ensaio da mesa de consistência, o resultado

fornecido apresenta certa relação, tanto com a viscosidade como com a tensão de

escoamento, sendo difícil isolar a contribuição de cada um.

Alguns testes permitem adaptações na metodologia, de tal forma a incrementar o resultado,

permitindo avaliações adicionais e aproximando-se das técnicas reológicas, como é o caso

do método vane test.

56

Tabela 2.8- Alguns exemplos de testes que se correlacionam com um fator (tensão de escoamento ou viscosidade)

Ensaios Breve descrição

Parâmetro reológico que

controla o fenômeno

Ensaio de penetração

de cone

O princípio deste teste é que a profundidade de penetração de um determinado corpo dependerá da tensão de escoamento do material testado. Geralmente, a massa do corpo é pré-estabelecida. Então, estes testes avaliam se a tensão aplicada é maior ou menor que a tensão de escoamento do concreto.

Tensão de escoamento(1)

Ensaio K-Slump

Uma sonda é inserida na mistura a ser testada (concreto ou argamassa). Logo após, uma porção do concreto tende a escoar para o interior da sonda. Com uma barra de medida, situado no interior da sonda, mede-se a quantidade de material. Um alto volume corresponde a uma alta capacidade de escoamento.


Vane test ou ensaio de palheta

Ensaio muito utilizado na mecânica dos solos para determinação da tensão de cisalhamento de solos argilosos. O princípio é cravar uma palheta em cruz na amostra e aplicar um carregamento com uma taxa pré-determinada. Durante o ensaio registra-se a carga e a deformação imposta à amostra, bem como a tensão última de ruptura.


Mesa de consistência

A consistência é estabelecida em função do espalhamento após a aplicação de um determinado número de golpes na mesa de consistência. Para este ensaio a medida obtida relaciona-se com a viscosidade e não com a tensão de escoamento porque ao aplicar os golpes, a amostra é submetida a uma tensão que é maior que a tensão de escoamento. Entretanto, esta afirmação deve ser encarada com certa cautela, uma vez que o ensaio não permite uma avaliação do material em função do tempo o que seria necessário para uma possível correlação com a viscosidade.

Viscosidade(1)

Cone de escoamento

O Flow cone ou cone de escoamento é amplamente utilizado no estudo de lama de cimentos para perfuração de poços de petróleo e tem sido adaptado para o uso em argamassas. Ele consiste de um funil com geometria e dimensões apropriadas, onde é colocada uma determinada amostra do material. O tempo gasto para o volume de material passar através da extremidade inferior é então registrado.

Viscosidade(1)(3)

Turning tube

viscometer

Consiste de um tubo onde a amostra a ser testada é colocada. Na seqüência, uma esfera de aço com massa e dimensão definida é solta na amostra no topo do tubo. O tempo gasto pela esfera para percorrer um determinado comprimento do tubo é registrado. Usando a equação de Stokes, a viscosidade é calculada Este ensaio tem sido usado para medir a viscosidade de pastas de cimento, não sendo recomendado para concreto, porque o diâmetro da esfera deve ser significativamente maior que o do agregado.

Viscosidade(4)

(1) Segundo FERRARIS (1999), (2) Segundo NGUYEN e BOGER (1985), (3) Segundo MACHADO (2002), (4) Segundo HOPKINS e CABRERA (1985)

57

Alguns desses métodos, em específico, o ensaio da mesa de consistência e o vane test,

foram utilizados na presente pesquisa durante a caracterização das argamassas, sendo

melhores apresentados mais adiante, no item 2.5.

2.4.2- Técnicas reológicas

Os equipamentos apresentados neste item baseiam-se nos mesmos princípios reológicos

discutidos no item 2.1.4, sendo que a maioria tem um funcionamento similar aos

viscosímetros, fornecendo apenas parâmetros de tensão de escoamento e viscosidade. Os

valores medidos por estes equipamentos, no caso do estudo do concreto e das argamassas,

não necessariamente permitem um cálculo direto da viscosidade e da tensão de

escoamento. Os fatores medidos são apenas indiretamente correlacionados aos dois

parâmetros fundamentais a partir de expressões matemáticas.

Atualmente, existe uma ampla discussão acerca dos equipamentos que são utilizados para

caracterizar o comportamento reológico dos concretos, muitos podendo inclusive serem

utilizados no estudo das argamassas de revestimento. Vários destes, são descritos por

TATTERSALL e BLOOMER. (1979); DE LARRARD et al (1997); FERRARIS (1999);

BANFILL et al. (2000) e PILEGGI (2001), sendo alguns apresentados nos próximos itens.

2.4.2.1- Tattersall two-point test

Pode-se dizer que este foi o primeiro equipamento a ser desenvolvido para estudar a

reologia do concreto (FERRARIS, 1999).

Durante o experimento (Figura 2.22), uma palheta com geometria especial é introduzida no

interior do recipiente com a amostra, sendo forçado a girar com uma taxa de cisalhamento

específica. Durante a rotação, é registrada a resistência (torque), devida ao material. Na

seqüência, a velocidade de rotação da palheta é controladamente aumentada, permitindo a

obtenção de uma curva do torque em função da velocidade (constituindo, assim, uma curva

de fluxo para o material analisado).

58

Figura 2.22- Esquema do equipamento desenvolvido por Tattersall – Two point test

(TATTERSALL e BLOOMER, 1979)

Tattersall projetou inicialmente esse equipamento, porém outros como GJORV (1988) e

BEAUPRÉ (1994) têm aperfeiçoado e comercializado o equipamento (FERRARIS, 1999).

A maior implementação foi automatizar o equipamento, favorecendo uma maior controle

na aquisição dos dados de torque e velocidade. O instrumento é disponível comercialmente

como o BML viscometer (Figura 2.23) ou IBB Concrete Rheometer (Figura 2.24-a). A

forma da palheta não é sempre a mesma, isto é, o BML tem um tipo de cilindro dentado

enquanto o IBB usa uma palheta em forma de “H” (Figura 2.24-b). A palheta do IBB

Rheometer tem um movimento planetário em adição à rotação axial. Em ambos os casos,

determinam-se o gráfico do torque medido versus a velocidade da palheta. O resultado é

ajustado a uma relação linear, sendo a declividade da reta e o coeficiente angular

(considerando a velocidade zero), correlacionados com a viscosidade e a tensão de

escoamento, respectivamente.

59

Figura 2.23- BML viscometer (BANFILL et al. 2000)

a) Equipamento

b) Detalhe da palheta

Figura 2.24- IBB Concrete Rheometer (BANFILL et al. 2000)

2.4.2.2- Bertta apparatus

Este equipamento foi descrito por FERRARIS (1999). Segundo consta, este teste foi

desenvolvido no Technical Research Centre, da Finlândia. O concreto é aplicado entre dois

cilindros concêntricos com diâmetros de 480 mm e 330 mm, respectivamente. O cilindro

externo gira em um modo oscilatório, após a definição da freqüência e da amplitude. O

torque induzido pelo movimento é medido no cilindro interno. Essa configuração permite

calcular a viscosidade e a tensão de escoamento como uma função da freqüência. Segundo,

ainda, a referência, a vantagem desse equipamento é que permite calcular diretamente os

60

valores de viscosidade e de tensão de escoamento e não apenas dois valores que se

correlacionam com ambos os parâmetros, como no caso do instrumento descrito

anteriormente. Dois fatores, que devem ser observados, são: a máxima dimensão do

agregado, que é limitada a 13 mm (correspondendo a 1/5 da distância entre os cilindros) e

a razão entre os raios dos dois cilindros, que é igual a 1,45.

2.4.2.3- O BTRHEOM Rheometer

O reômetro, BTRHEOM, foi desenvolvido no Laboratoire Central des Ponts et Chaussées,

da França, por DE LARRARD et al. (1997). O equipamento consiste de um recipiente

com um fundo dentado e um disco, que gira no topo (Figura 2.25), apoiando-se sobre a

amostra a ser ensaiada. O princípio de funcionamento é similar a um viscosímetro com

pratos paralelos

Figura 2.25- Reômetro BTRHEOM (DE LARRARD, 1999)

A distribuição da tensão de cisalhamento permite calcular diretamente a viscosidade e a

tensão de escoamento.

Este instrumento foi utilizado por DE LARRARD (1999) no estudo da reologia de

concretos, encontrando resultados, que apontam para a suposição de que esse material é

um fluido de Bingham, desde que possua algumas características como: relativamente

fluido ou moderado (abatimento maior que 80 mm) com uma taxa de cisalhamento,

variando entre 5 e 8 s-1.

61

Como limitações, este equipamento apresenta as faixas de viscosidade plástica e de tensões

de escoamento que podem ser determinadas. Concretos com alta tensão de escoamento ou

alta viscosidade plástica exibem dificuldades durante o cisalhamento (FERRARIS, 1999).

Ainda, segundo a referência, o equipamento permite ser utilizado sob vibração, o que pode

provocar segregação em algumas misturas.

2.4.2.4- CEMAGREF-IMG

O equipamento CEMAGREF-IMG (Figura 2.26) é um grande viscosímetro com cilindros

coaxiais (BANFILL et al., 2000). Seu recipiente comporta cerca de aproximadamente 500 l

de concreto. A parede do cilindro externo é equipada com barras verticais, e o interno, com

uma grade metálica para limitar o escorregamento do concreto na interface (Figura 2.27-b).

Uma borracha de vedação é colocada na base do cilindro interno para evitar que algum

material penetre entre o cilindro e o fundo do recipiente.

a) Vista frontal do equipamento b) Detalhe entre os cilindros Figura 2.26 – CEMAGREF-IMG (BANFILL et al. 2000)

O movimento de rotação é transmitido do motor axial para o cilindro interno através de

dois dispositivos mecânicos, acoplados com uma célula de carga, que é utilizada para

realizar as leituras de torque, transmitidas pelo concreto. A velocidade de rotação é medida

por um dínamo, o qual é conectado ao cilindro interno. Maiores detalhes podem ser

observados na (Figura 2.27).

62

a) conexão entre o motor, cilindro interno

e célula de carga

b) Instrumentação feita para medida da velocidade de rotação do cilindro interno

c) Corte lateral do equipamento e vista superior

Figura 2.27- Esquema da instrumentação utilizada pelo equipamento (BANFILL et al. 2000)

2.4.2.5- Reômetro desenvolvido na Universidade Federal de São Carlos

Recentemente, no Brasil, pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos

desenvolveram um equipamento (Figura 2.28) para avaliar as propriedades reológicas de

concretos refratários (PILEGGI, 2001). O equipamento foi projetado para funcionar em

movimentos planetários, similar ao equipamento IBB Rheometer.

O reômetro foi projetado, aproveitando-se a estrutura de um misturador planetário utilizado

em misturas de argamassas. Dentre as modificações, cabe destacar a substituição do motor

de corrente alternada original, por um servo-motor de corrente contínua de 2 CV e com

rotação variável de 0 até aproximadamente 3000 rpm. O controle da rotação é obtido

através da variação da voltagem de alimentação, a qual é, linearmente, proporcional á

rotação.

63

Figura 2.28- Reômetro desenvolvido pela Universidade de São Carlos (PILEGGI, 2001)

A medida da força necessária, para manter a rotação no equipamento, emprega o princípio

físico de que a corrente fornecida a um servo-motor de corrente contínua é linearmente

relacionada com o torque que este esteja exercendo (SABE, 1985 apud PILEGGI, 2001).

Portanto, quanto maior for a resistência ao cisalhamento do material ensaiado, maior o

torque necessário para misturá-lo em determinada rotação, e maior a corrente fornecida ao

servo-motor de corrente contínua. Sendo assim, basta medir essa corrente para saber

exatamente a força que está sendo aplicada no motor.

2.4.2.6- Considerações sobre as técnicas reológicas

A dificuldade em se projetar corretamente testes reológicos, que permitam obtenção direta

dos parâmetros fundamentais, pode ser justificada em função das características intrínsecas

dos materiais que se deseja ensaiar (argamassas e concretos), destacando-se: as dimensões

das partículas, a tendência de segregação e exsudação, a tendência de deslizamento na

interface entre a amostra ensaiada e os dispositivos do equipamento (comum no caso dos

reômetros de disco ou de cilindro coaxial) e, principalmente, os efeitos da alteração do

material com o tempo (por exemplo, hidratação do cimento) (NGUYEN e BOGER, 1985;

FERRARIS e GAIDIS, 1992, FERRARIS, 1999; SAAK et al, 2001). Complementando a

discussão, muitos dos ensaios desenvolvidos para o estudo da reologia de argamassas e

concretos possuem características, que dificultam uma determinação direta dos parâmetros

reológicos onde se destacam:

64

• o padrão de escoamento identificado, na maioria dos instrumentos, não gera um

fluxo laminar e sim turbulento;

• o fluxo, às vezes, é gerado através de movimento planetário, utilizando dispositivos

com superfícies bem complexas, na maioria dos casos palhetas com as mais

variadas formas;

• alguns desses equipamentos são similares a alguns misturadores de argamassa

(utilizam palhetas e rotação planetária com velocidades compatíveis com

misturadores), fato que pode se tornar complexo caso alguns materiais apresentem

instabilidade (mudança de características) com o tempo de mistura, como é o caso

das argamassas com aditivos incorporadores de ar;

• finalizando, não existe nenhum material granular normalizado, com tais

características, permitindo ser utilizado para calibrar os diferentes instrumentos

(FERRARIS, 1999).

Observa-se, ainda, que muitas das condições apontadas contrariam as premissas (condições

de contorno) utilizadas para se determinar os parâmetros reológicos, conforme destacado

anteriormente no item 2.1.3. Por esses motivos, sabe-se que a determinação de parâmetros

reológicos não é tarefa simples, principalmente no que diz respeito ao estudo de

suspensões concentradas como o caso de concretos e argamassas. Nesse universo, muitos

dos métodos existentes são limitados em suas aplicações, sendo comum encontrar, para um

mesmo material, variações nos valores dependendo das condições do experimento

empregado (BANFILL et al., 2000). Tal afirmação pode ser demonstrada a partir da Tabela

2.9, onde se observa uma considerável variação nos resultados de tensão de escoamento e

viscosidade obtidos por diferentes reômetros.

65

Tabela 2.9- Medidas de viscosidade e tensão de escoamento realizado por diferentes reômetros (BANFILL et al., 2000).

BML BTRHEOM CEMAGREF-IMG Two-Point Composições τo (Pa) η (Pa.s) τo (Pa) η (Pa.s) τo (Pa) η (Pa.s) τo (Pa) η (Pa.s)

1 738 114 1619 181 1832 --- 919 61 2 76 17,4 406 18 437 3 80 13 3 408 82,4 771 136 --- --- 314 83 4 840 72 2139 51 2138 1059 --- 5 910 108 1753 94 --- --- 698 19 6 139 45 505 78 487 63 145 41 7 90 32,7 549 54 410 43 98 38 8 717 29 1662 67 1417 --- 689 22 9 125 15 624 25 504 3 159 19

10 248 35,9 740 50 535 43 253 19 11 442 29 1189 27 1034 21 516 16 12 584 39 1503 38 929 47 525 22

Legenda: η − Viscosidade, τo – Tensão de escoamento

2.5- CARACTERIZAÇÃO DOS ENSAIOS UTILIZADOS DURANTE A PESQUISA

Os equipamentos utilizados para se avaliar as propriedades reológicas de materiais, como

argamassas e concretos, não estão presentes na maioria dos laboratórios de materiais de

construção. Talvez, o fator principal determinante dessa condição seja o custo, já que é

relativamente alto, associado a algumas incertezas operacionais (por exemplo, o domínio

da técnica e incerteza da funcionalidade do equipamento diante dos materiais que se deseja

avaliar). Por isso, apesar de todo o avanço tecnológico, existem pesquisas, atualmente,

sendo desenvolvidas no sentido de correlacionar tais equipamentos com os resultados

obtidos através de ensaios tradicionais, utilizados no estudo das argamassas e concretos.

Como exemplo, têm-se os estudos desenvolvidos por FERRARIS e DE LARRARD (1998)

com o objetivo de propor alterações no desenvolvimento do ensaio de abatimento para

concreto (slump test) de forma a obter parâmetros que se correlacionem com as grandezas

reológicas, tensão de escoamento e viscosidade.

Outro caminho, com certo potencial, seria aplicar novas teorias como, por exemplo, as

descritas no estudo da tensão de cisalhamento de solos, ou até explorando outros ramos da

reologia como o estudo de materiais viscoeláticos, fazendo uso, inclusive, de técnicas

disponíveis que sejam representativas e capazes de caracterizar um material através de

parâmetros mensuráveis. Algumas dessas técnicas serão melhores detalhadas nos próximos

itens, dando-se ênfase às utilizadas no desenvolvimento da presente pesquisa.

66

2.5.1- Ensaio da mesa de consistência

O método da Mesa de Consistência é um dos testes mais utilizados para avaliar a

consistência das argamassas, estando presente na maioria dos laboratórios de materiais de

construção. Entretanto, apesar da grande utilização, esse é um dos ensaios mais criticados

quanto à avaliação de uma condição de trabalhabilidade. Um dos muitos fatores que

contribuem para esta discussão, além da própria concepção do ensaio, diz respeito à não

correspondência de resultados entre os valores, que caracterizam mesmas condições de

trabalhabilidade avaliadas empiricamente. Como exemplo, a Tabela 2.10 apresenta alguns

valores de índice de consistência, para diferentes argamassas de revestimento

potencialmente utilizáveis, considerando um processo manual de aplicação. Em geral,

percebe-se que o método é bastante influenciado pelas propriedades intrínsecas de cada

argamassa.

Tabela 2.10- Valores de índice de consistência encontrados

Referências Descrições e propriedades SELMO

(1989) GOMES (2000)

CALHAU (2000)

ALVES (2002)

Composição da argamassa

Cimento, cal e areia natural

Cimento, cal, areia natural, adição de arenito e aditivo

incorporador de ar líquido

Cimento, cal, areia natural e aditivo

incorporador de ar líquido

Cimento, areia artificial e aditivo incorporador de ar

em pó

Substrato utilizado na

aplicação

Blocos de concreto e

cerâmicos com chapisco

Bloco cerâmico chapiscado

Blocos de concreto com e sem chapisco

Blocos de concreto com e sem chapisco

Índice de consistência

(mm)

Entre 246 – 292

Entre 250 – 258

Entre 225 – 255

Entre 230 – 265

No caso das argamassas com aditivos incorporadores de ar, a influência da estrutura

interna da argamassa, nos valores de índice de consistência, é bem evidenciada. Observa-se

que essas argamassas apresentam valores de espalhamento bem menores que os valores de

espalhamento obtidos em argamassas tradicionais de cimento e cal, isso considerando uma

mesma trabalhabilidade. Sobre o assunto, BAUER et al. (2005) apontam que a estruturação

interna do material, resultante da incorporação de ar, gera uma condição suficiente para

absorver os impactos sofridos durante o ensaio na mesa de consistência, resultando em

menores valores de espalhamento para uma mesmo condição de trabalhabilidade. Essa

67

estruturação não é pronunciada nas argamassas tradicionais de cimento e cal (argamassas

mistas), onde prevalece o contato íntimo entre as partículas, sendo favorecido o

espalhamento do material durante a aplicação dos golpes. A Figura 2.29 descreve,

esquematicamente, a estrutura encontrada no interior das argamassas (BAUER, et al.

2005). Outro ponto, destacado pelos autores, refere-se ao fato de as argamassas ensaiadas

poderem apresentar diferentes massas específicas, influenciando na massa total do material

ensaiado na mesa de consistência. Tal parâmetro deve ser melhor avaliado durante o

ensaio, principalmente, quando se está comparando argamassas com aditivos

incorporadores de ar e sem aditivos, onde as diferenças são consideráveis.

Agregados

Pasta

Bolhas de ar

(b)(a) Figura 2.29- Esquema da estrutura encontrada nos dois tipos de argamassa (a) Argamassa

com aditivo incorporador de ar e (b) Argamassa mista de cimento e cal (BAUER et al., 2005)

Apesar das críticas, é certo que a mesa de consistência ainda está longe de ser aposentada,

fato que pode ser atestado pelos inúmeros modelos de mesas, atualmente, disponíveis

comercialmente (manual e elétrica). Outro ponto, que merece destaque, é a carência de

parâmetros para o meio técnico, principalmente nacional, que sente a necessidade da

inclusão das medidas de espalhamento durante a caracterização das argamassas de

revestimento no estado fresco.

Quanto aos modelos reológicos, aponta-se o valor de espalhamento como sendo um

parâmetro com certa correlação com a viscosidade, isso porque a argamassa está sendo

avaliada em tensões aplicadas acima da tensão de escoamento do material (FERRARIS,

1999). Entretanto, essa afirmação deve ser encarada com certa cautela, uma vez que, no

caso da viscosidade, o ideal seria uma avaliação do escoamento em função do tempo,

68

condição, que não está presente, na metodologia de ensaio da mesa de consistência. Outros

autores apontam que o resultado é influenciado por ambos os parâmetros reológicos

(viscosidade e tensão de escoamento), sendo difícil identificar uma correlação isolada com

cada parâmetro (PILEGGI, 2001).

Na tentativa de melhor explorar o resultado fornecido pelo ensaio, SOUSA e BAUER

(2002) discutem uma adaptação durante o processo de execução desta determinação. A

proposta era analisar não apenas o espalhamento após 30 golpes na mesa de consistência,

mas sim, uma avaliação do espalhamento e do abatimento, ao longo da aplicação dos

golpes (avaliação da deformação em função do número de golpes). Numa primeira

abordagem do assunto, foram desenvolvidos ensaios, medindo-se o espalhamento e o

abatimento após cada cinco golpes aplicados na mesa. Como exemplo de resultado obtido

nesta análise, tem-se a Figura 2.30, onde foram avaliadas três argamassas mistas de

cimento e cal com diferentes consistências, variando de quase fluida - AR1, à seca - AR3,

sendo AR2 - uma argamassa de consistência intermediária.

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Número de golpes

Aba

timen

to (m

m)

AR1 AR2 AR 3

(a) Curva de abatimento versus número de golpes na mesa de consistência

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Número de golpes

Espa

lham

ento

(mm

)

AR1 AR2 AR 3

(b) Curva de espalhamento versus número de golpes na mesa de consistência

Figura 2.30- Comportamento das argamassas mistas de cimento e cal em função do número de golpes na mesa de consistência (SOUSA e BAUER, 2002)

Os resultados serviram para avaliar como as argamassas se comportam durante a aplicação

dos golpes na mesa de consistência, identificando duas regiões bem características, a saber:

1. a primeira, aproximadamente entre 0 e 15 golpes, onde se identifica que a

argamassa se mostra mais susceptível à aplicação dos golpes, demonstrada pela

maior inclinação da curva nesse trecho; e

2. uma segunda região onde a argamassa não sofre grandes deformações relativas à

aplicação dos golpes.

69

Próximo de 30 golpes, o valor de abatimento é praticamente constante, não sofrendo

grandes variações. Quanto ao espalhamento, os valores ainda continuam aumentando,

porém em menores amplitudes.

Infelizmente, as alterações propostas, durante a execução do ensaio, ainda foram

insuficientes para apresentar uma caracterização satisfatória de uma argamassa do ponto de

vista da trabalhabilidade, uma vez que se identificou no estudo argamassas trabalháveis e

não trabalháveis com resultados bem semelhantes.

Em geral, percebe-se que, apesar do ensaio da mesa de consistência ser considerado

tradicional, o método deve ser mais bem explorado, contemplando as devidas

particularidades do estudo das argamassas no estado fresco, bem como possíveis

correlações entre os diferentes modelos existentes.

2.5.2- Ensaio de penetração de cone

O ensaio de penetração de cone é um método extremamente simples para se avaliar a

consistência de argamassas de revestimento. Esse método adota um procedimento de

ensaio (descrito na norma ASTM C 780 (1996)) que, em parte, se assemelha a alguns

procedimentos tradicionalmente utilizados na avaliação de materiais de construção civil

como, por exemplo, o aparelho de Vicat (NBR 11581, 1991), utilizado para avaliar a

consistência de pastas de cimento; o cone penetrometer (BS 1377, 1975), utilizado na

mecânica dos solos para avaliar a consistência de solos e asfalto e plunguer test (BS 1015-

12, 1999), utilizado para medir a consistência de argamassas no estado fresco. A geometria

dos dispositivos utilizados por cada um desses métodos é apresentada na Figura 2.31.

70

Penetração de cone (Solos)

Sonda Tetmajer(Pasta de cimento)

Plunger test (Argamassa)

Penetração de cone (Argamassa)

Figura 2.31- Geometria dos dispositivos utilizados para avaliar a consistência de

argamassas a partir da profundidade de penetração

O ensaio de penetração de cone, utilizado na mecânica dos solos (BS 1377, 1975), foi

empregado por SANTOS (2003), GONÇALVES (2004) e DO Ó (2004) na avaliação da

consistência de argamassas. A grande desvantagem identificada no método foi o fato de a

altura do dispositivo, em forma de cone, ser de 35 mm, condição limite, na qual muitas

argamassas, potencialmente aplicáveis, apresentavam. Para valores maiores de penetração

de cone o método não dever ser utilizado. No caso do método de penetração de cone

descrito na norma ASTM C 780 (1996), esse problema não é tão caracterizado uma vez

que as dimensões do dispositivo em forma de cone são bem maiores (conforme dimensões

apresentadas na Figura 2.32), permitindo avaliar uma faixa considerável de consistência

(de seca a quase fluida).

Em geral, o procedimento para o ensaio, descrito na norma ASTM C 780 (1996), consiste

na penetração de um dispositivo em forma de cone, com massa e dimensões padronizadas

e descritas no referido documento. Como base para fixação do cone, utiliza-se um aparelho

de Vicat modificado para acomodar as devidas dimensões dos dispositivos (cone, haste

guia e recipiente). Na seqüência, após o preparo da amostra em um recipiente cilíndrico, a

mesma é posicionada abaixo do cone, sendo este liberado em queda livre. Como resultado,

o ensaio fornece uma avaliação indireta da consistência a partir da profundidade de

penetração do cone, expressa em milímetros. As características específicas do método, bem

como dos dispositivos utilizados, estão detalhadas na Tabela 2.11 e na Figura 2.32. As

71

vantagens desse método, em relação à mesa de consistência, resultam, principalmente, de

uma melhor reprodutibilidade dos resultados e uma menor variação devido aos operadores

e ao equipamento.

Tabela 2.11- Particularidades operacionais do método de penetração de cone Característica Características do equipamento Base de medida

do equipamento

Aparelho de Vicat modificado disposto de régua com precisão de 1 mm

Cone e haste guia

O conjunto cone e haste devem ter uma massa total de 200 g, detalhes Figura 2.32.

Dimensões do recipiente

Recipiente cilíndrico com diâmetro = 76 ± 1,6 mm e altura = 88,1 mm, sendo ajustado para um volume de 400 ± 1 ml, com água destilada a uma temperatura

de 23o C

Preparo da amostra

Após a mistura, o material é colocado no recipiente de ensaio em três camadas iguais, sendo aplicado em cada uma 20 golpes com

uma espátula de 152,4 mm de altura e 12,7 mm de largura.

Detalhe A - Ponta arredondada do cone

A

77,35°

88,9

41,3

Haste metálicaCone

Figura 2.32- Características do dispositivo em forma de cone utilizado no ensaio

Segundo FERRARIS (1999), o resultado fornecido por métodos de ensaio com essas

características, apresenta forte correlação com o parâmetro reológico tensão de

escoamento. A profundidade de penetração dependerá da tensão de escoamento do material

testado. Como na maioria dos casos, a massa do cone é pré-definida, o método avalia se a

tensão aplicada é maior ou menor que a tensão de escoamento do material, estabelecendo

assim, uma correlação com a profundidade de penetração do cone.

É certo também que o método provoca um cisalhamento no material, durante o processo de

penetração do cone. Na mecânica dos solos, por meio de um procedimento de ensaio

similar, o valor de penetração de cone, obtido durante o ensaio, é associado a uma medida

de cisalhamento não drenada de uma amostra de solo (HOULSBY, 1982). O método

permite, ainda, a determinação do índice de plasticidade (CAPUTO, 1988).

72

Esse método já vem sendo utilizado em pesquisas sobre argamassa no Brasil, onde se

destaca o trabalho de ANGELIM (2000), que utilizou o ensaio na avaliação da consistência

de argamassas mistas, a partir de um estudo da adição de vários tipos de finos na

composição das argamassas. Nessa pesquisa, as argamassas apresentaram valores de

consistência, variando em torno das faixas indicadas na Tabela 2.12, considerando uma

mesma trabalhabilidade, avaliada empiricamente. Os dados de penetração de cone são

agrupados em função do tipo de argamassa (denominada em função dos finos utilizados na

composição das argamassas) e do tipo de avaliação táctil-visual, que, no caso, foi definida

em Plástica (P), Pouco Plástica (PP) e Fluida (F). O trabalho original utiliza, ainda, outra

classificação denominada de Pastosa; porém essa informação foi omitida, na presente

discussão, por não interferir na análise, sendo tais valores também considerados como

Plástico (P).

Os resultados apontam para faixas de penetração de cone bem características de uma

condição de trabalhabilidade adequada. As argamassas consideradas plásticas (P)

pertencem a um intervalo de penetração de cone entre 45 – 56, com média em torno de 51

mm. Nos casos extremos, as argamassas consideradas pouco plásticas (PP) (talvez, reflexo

de uma consistência seca) e fluidas (F) encontram-se nos intervalos de 22 – 45 mm e 62-69

mm, respectivamente. No estudo, cabe destacar, ainda, que o método apresentou boa

correlação com o ensaio de espalhamento pela mesa de consistência.

Em outro estudo, CASCUDO et al (2005) apresentam um amplo estudo dos resultados

fornecidos pelo método, avaliando a consistência de argamassas em obra e laboratório. No

estudo, destaca-se a facilidade de manuseio do equipamento e a possibilidade do método

ser sistematicamente empregado nas avaliações em obra, similar ao ensaio do tronco de

cone (slump) para concreto.

Apesar dos estudos, percebe-se que o método, ainda, é pouco explorado nas pesquisas em

argamassas no país. Talvez o meio técnico sinta a necessidade de uma discussão mais

ampla sobre a metodologia, envolvendo a aplicação do ensaio em vários tipos de

argamassas e buscando comparar os resultados obtidos com os fornecidos por outros

procedimentos de ensaio.

73

Tabela 2.12- Resumo dos resultados de penetração de cone obtidos no estudo de ANGELIM (2000)

Argamassa Método de avaliação Parâmetro encontrado Penetração de cone (mm) 22 35 49 38 Argamassa de referência

(Mistura 2) Consistência táctil-visual PP PP P PP Penetração de cone (mm) 22 47 36 30 Argamassa de calcário

(Mistura 2) Consistência táctil-visual PP P PP PP Penetração de cone (mm) 65 65 62 50 Argamassa de calcário

(Mistura 3) Consistência táctil-visual F F F P Penetração de cone (mm) 22 37 42 32 Argamassa de granulito

(Mistura 2) Consistência táctil-visual PP PP PP PP Penetração de cone (mm) 22 45 69 55 Argamassa de micaxisto

(Mistura 2) Consistência táctil-visual PP P F P Penetração de cone (mm) 22 55 56 Argamassa de saibro

(Mistura 2) Consistência táctil-visual PP P(1) P(1) Resumo dos resultados

Tipo de argamassa Faixa de penetração de cone (mm) Média dos resultados Argamassa pouco

plástica (PP) 22 - 45 30

Argamassa plástica (P) 45 - 56 51 Argamassa Fluida (F) 62 - 69 65

(1) Estas argamassas foram denominadas de pastosas na pesquisa original

2.5.3- Método vane test ou ensaio de palheta

O método vane (vane test ou simplesmente ensaio de palheta) tem se mostrado como um

método simples, porém eficiente, para se medir as propriedades de fluidos não-

newtonianos que exibem um grande efeito de deslizamento em superfícies lisas, comuns

aos dispositivos utilizados nos diferentes tipos de reômetros (por exemplo, os reômetros de

discos paralelos ou cilindro coaxial). O valor de tensão de escoamento obtido pelo método

tem apresentado uma boa concordância com os resultados encontrados pela maioria dos

métodos reológicos atualmente disponíveis (NGUYEN e BOGER, 1985; AUSTIN et al.,

1999; BARNES e NGUYEN, 2001).

O método vane test é bastante utilizado na mecânica dos solos para se determinar um

parâmetro definido como “Tensão de cisalhamento não drenada de solos”, existindo

equipamentos de pequeno porte para ensaios de laboratório, bem como equipamentos de

grande porte para ensaios em campo. Nos últimos anos, com o desenvolvimento das

técnicas de instrumentação, principalmente as voltadas para a reometria, essa técnica vem

sendo cada vez mais difundida e explorada no estudo da reologia de materiais em diversas

74

áreas com, por exemplo, na análise do comportamento de alimentos, suspensões

concentradas, polímeros, dentre outros.

Quanto ao princípio do método, basicamente, consiste em cravar uma palheta com duas

lâminas em cruz (Figura 2.33) em uma determinada amostra do material a ser ensaiado. Na

seqüência, a palheta é girada lentamente em uma taxa de deformação constante (velocidade

angular constante), sendo registrado o momento do escoamento quando o torque exercido

alcançar o valor máximo, provocando o cisalhamento do material na seção em volta da

palheta, conforme ilustra a Figura 2.33.

O torque máximo, obtido experimentalmente, pode ser definido como a soma algébrica das

contribuições do cisalhamento exercido pela superfície lateral (Ts) e das duas superfícies,

superior e inferior, da palheta (Te), conforme Equação (2.16).

es T2TT += (2.16)

pode ser mostrado que em termos de tensão de cisalhamento o torque é definido como:

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛+= ∫

2/

0

22 22)2

(D

es drrHDT τπτπ (2.17)

onde

D = diâmetro do cilindro cisalhado (m)

H = altura do cilindro cisalhado (m)

r = raio do cilindro cisalhado (m)

τe = tensão de cisalhamento na parte superior e inferior do cilindro (Pa)

τs = tensão de cisalhamento na parte lateral do cilindro (Pa)

Figura 2.33 – Esquema da palheta utilizada no ensaio e da superfície cisalhada durante o

ensaio com o vane tester

75

Para o cálculo da tensão de escoamento, a partir do torque máximo, são necessários o

conhecimento da geometria da superfície de escoamento e a distribuição da tensão de

cisalhamento nessa superfície. Como τe é desconhecido, não é possível integrar o segundo

termo da Equação (2.17). Dessa forma, adota-se a aproximação, que é razoável para

palhetas de pequenos diâmetros, que τe é uniformemente distribuída em ambas as

superfícies, e que τe é igual a τs. Assim, na abordagem convencional empregada na

mecânica dos sólidos, assume-se que o escoamento do material dá-se ao longo de uma

superfície cilíndrica de área πDH + 2(πD2/4), onde D e H são o diâmetro e altura da

palheta, respectivamente. Também, assume-se que a tensão de cisalhamento é

uniformemente distribuída ao longo do cilindro, e igual à tensão de escoamento (τo), onde

o torque é máximo (Tm). Com essas considerações, uma relação simples entre τo, Tm e as

dimensões da palheta (H e D) é obtida pela Equação 2.24 (NGUYEN e BOGER, 1985):

o

3

m 31

DH

2DT τπ

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += (2.18)

Caso a superfície de ruptura se dê em uma região fora da interface com a palheta, não é

possível determinar a tensão de escoamento a partir dessa equação. Na maioria dos casos, a

aplicação de tal fórmula tem fornecido resultados satisfatórios de tensão de escoamento

para baixas taxas de cisalhamento.

Atualmente, existem vários equipamentos, disponíveis comercialmente, que foram

desenvolvidos a partir deste princípio. Alguns são apresentados na Figura 2.34.

(a) Modelo DO-1047 - Fornecido

pela empresa Seiken (b) Modelo WF23500 - Fornecido pela empresa Wykeham Farrance

Engineering

(c) Modelo R/S Soft Solids Tester (SST) - Fornecido pela empresa

Brookfield Engineering Figura 2.34- Exemplos de equipamentos que utilizam o método vane test

76

Segundo seus fabricantes, estes equipamentos são ideais para avaliar materiais como

pastas, argila, géis e suspensões concentradas em geral. O modelo WF23500 – produzido

pela empresa Wykeham Farrance Engineering – foi utilizado por ALVES (2002),

SANTOS (2003), SOUSA e BAUER. (2003) na avaliação da propriedade das argamassas

no estado fresco.

Os equipamentos mais completos permitem uma série de avaliações adicionais ainda

pouco exploradas como:

1. Avaliação a partir de uma taxa de deformação constante (este tipo de resultado pode ser

fornecido pela maioria dos equipamentos)

• Propriedades medidas: tensão de escoamento, deformação de escoamento e módulo

de deformação;

• Descrição do ensaio: a palheta é girada lentamente em uma baixa velocidade de

rotação, sendo a tensão medida em função do ângulo de deformação da amostra.

Essa avaliação fornece como resultado o gráfico ilustrado na Figura 2.35-a.

2. Avaliação a partir de uma tensão constante (aplicando a técnica creep/recovery)

• Propriedades medidas: deformação instantânea, fluência, recuperação elástica e

escoamento permanente;

• Descrição do ensaio: uma tensão (torque) é aplicada na amostra por um tempo fixo.

Nesse intervalo, a deformação da amostra é registrada em função do tempo. Após

esse período, a tensão é removida, sendo avaliadas a recuperação elástica e a

deformação permanente do material, conforme ilustra a Figura 2.35-b.

Deformação

Tens

ão

Tensão de escoamento

Módulo

Tempo

Def

orm

ação

Tensão aplicada Tensão removida

Deformação instantânea

Deformação permanente

Recuperação elástica

a) b)

Figura 2.35- Resultado da avaliação a partir de uma taxa de deformação constante a) e avaliação a partir de uma tensão (torque) constante b)

77

A avaliação a partir de uma tensão constante, ainda, é um resultado pouco explorado no

estudo das argamassas, porém ele permite uma avaliação bastante precisa de fluidos que

apresentam um comportamento viscoelástico.

As bases de medida são desenvolvidas a partir de sistemas mecânicos, que utilizam molas

de torção calibradas previamente, com constantes de rigidez adequadas a cada tipo de

material, ou seja, definidas basicamente em função da tensão máxima de ruptura de cada

material (conforme as Figuras 2.36-a e c); ou sistemas mais sofisticados equipados com

dispositivos elétricos (sensores de torção), também previamente calibrados, capazes de

terem suas entradas e saídas de dados automatizadas a partir de um sistema de aquisição de

dados (Figura 2.36-c).

Em ambos os sistemas, são utilizados motores que trabalhem com taxas de deformação

constantes (velocidade angular constante) para um determinado período de medida,

permitindo, inclusive, operações em velocidades angulares da ordem de 0,1 rpm. A

disposição do motor pode ser de várias maneiras, conforme ilustra a Figura 2.36; acoplado

ao próprio sistema de medida (Figura 2.36-a e b) ou independente (Figura 2.36-c).

Motor

Mola calibrada

Palheta

Barra de torção

Motor

Motor(a) (b) (c)

Figura 2.36- Bases de medida utilizados no equipamento vane tester (modificado de LIDDELL e BOGER, 1996).

As dimensões das palhetas devem ser definidas em função de parâmetros que dependem

das limitações de cada equipamento como, por exemplo, o torque mínimo e máximo

permitido pelo sistema de medida (mola conforme configuração da Figura 2.36-a ou sensor

de torção Figura 2.36-b), bem como dos valores de tensão de cisalhamento máximo de

cada material.

78

Segundo o procedimento de ensaios adotado pelo laboratório de Geotecnia da

Universidade de Brasília, outro parâmetro, que deve ser observado durante a definição das

palhetas, seria escolher a menor dimensão da palheta, no mínimo, 20 vezes a dimensão

máxima das partículas presentes na suspensão (PALMEIRA, 2001). Essa consideração

deve ser obedecida tendo em vista evitar perturbações consideráveis no material durante a

penetração da palheta na amostra, bem como, durante a definição da superfície cisalhada,

influenciando no resultado.

Apesar da maioria dos trabalhos apresentarem resultados, utilizando palhetas com a relação

H/D = 2, outros também permitem a possibilidade de se utilizar palhetas com a relação

H/D = 1.

As dimensões do recipiente (ou porta amostra) devem ser de tal forma a interferir o

mínimo nos resultados. Em geral, as dimensões do recipiente são definidas em função de

relações com as dimensões da palheta, uma vez que a mesma vai determinar as

distribuições de tensão ao longo da amostra contida no recipiente. Escolhas inadequadas

dessa relação podem deslocar a região cisalhada para fora da interface com a palheta, o que

impossibilita a utilização da Equação 2.18 para o cálculo da tensão de escoamento.

NGUYEN e BOGER (1985) recomendam que as dimensões do recipiente devam obedecer

às seguintes relações: Dt/D > 2,0, Z1/D > 1,0 e Z2/D > 0,5, sendo Dt o diâmetro do

recipiente cilíndrico, D o diâmetro da palheta, Z1 e Z2 as distâncias entre a palheta e a

parte superior e inferior da amostra, no recipiente ( conforme ilustra a Figura 2.37).

Em estudos realizados em argamassas de revestimento, no Laboratório de Ensaio e

Materiais da Universidade de Brasília (ALVES, 2002; SANTOS, 2003; SOUSA e

BAUER, 2003; GONÇALVES, 2004; DO Ó, 2004), respeitando-se essas relações, não se

identificaram maiores problemas quanto à posição da região cisalhada. Em algumas

situações, onde não se obedeceu a essa relação, observou-se o deslocamento da região

cisalhada para a interface entre a argamassa e o recipiente.

79

DtD

Z2H

Z1

Recipiente

Palheta

Seção transversal da palheta

Amostra

Figura 2.37- Relação entre as dimensões da palheta e do recipiente (modificado de

NGUYEN e BOGER (1985))

Têm-se observado várias formas diferentes de preparação de amostra quando da utilização

desse método. Entretanto, a maioria dos procedimentos procura, sem muita interferência,

avaliar o material sob condições originais de utilização do mesmo. Como exemplo, tem-se

um procedimento proposto pela norma ASTM D 4648 (2000) (Standard Test Method for

Laboratory Miniature Vane Shear Test for Saturated Fine-Grained Clayey Soil) aplicada ao

ensaio de solos, onde o mesmo pode ser avaliado a partir de uma amostra indeformável.

Nesse caso, o material de ensaio é retirado do campo de experimento em recipientes

cilíndricos, tomando-se o cuidado de manter as condições originais, inclusive umidade,

(conforme procedimento específico).

No caso da avaliação de argamassas, tem-se como procedimento colocar a amostra em um

recipiente cilíndrico, procurando distribuí-lo em três camadas iguais, aplicando-se em cada

uma, 20 golpes com espátula, de modo a permitir uma adequada homogeneidade ao longo

das camadas. Apesar de esse procedimento poder causar certa interferência na estrutura

interna do material, é um procedimento padrão, de uso comum na avaliação de argamassas,

como é o caso do procedimento utilizado no ensaio de determinação da densidade de

massa aparente no estado fresco (NBR 13278, 1995) e de consistência por penetração de

cone (ASTM C780, 1996).

80

Durante os trabalhos em argamassas de revestimento realizados por ALVES (2002),

SANTOS (2003), SOUSA e BAUER. (2003), onde foi utilizada a metodologia descrita,

não foram relatadas maiores interferências nos resultados obtidos. Entretanto, problemas

maiores de homogeneidade, durante o preenchimento das camadas, podem ser observados

em argamassa mais consistentes, onde se observa certa dificuldade de adensamento,

quando se utiliza a espátula para executar os golpes nas camadas. Em outro caso,

argamassas com certa tendência de exsudação, também apresentam heterogeneidade ao

longo da amostra, podendo interferir no resultado.

A taxa de cisalhamento durante o ensaio, ou seja, a velocidade angular de aplicação do

carregamento deve permanecer constante até o cisalhamento do material. É certo, porém,

que essa velocidade pode influenciar no valor máximo de cisalhamento obtido.

Recomenda-se que a velocidade de rotação da palheta deva ser inferior a 10 rpm para

evitar a influência da resistência da viscosidade e a inércia do instrumento na medida do

torque máximo (NGUYEN e BOGER, 1983). O mesmo autor utilizou a velocidade de 0,1

rpm em muitos de seus trabalhos. Quanto à norma ASTM D 4648 (2000) para ensaio de

solos, recomenda-se que a amostra deva ser ensaiada com uma velocidade constante entre

60 e 90o por minutos.

Cabe relatar que, em alguns estudos preliminares, desenvolvidos no Laboratório de

Ensaios e Matérias da Universidade de Brasília, observou-se que, em velocidades entre 30o

por minuto e 90o por minuto, os valores máximos de tensão de cisalhamento não sofreram

grandes alterações. Entretanto, para valores de velocidade abaixo de 30o por minuto, o

ensaio tornou-se inadequado para algumas misturas, uma vez que, devido ao tempo

necessário para o ensaio, algumas argamassas foram sofrendo alterações em sua estrutura

interna, principalmente exsudação excessiva, situação que pode interferir no resultado do

ensaio.

No estudo dos materiais de construção, é possível encontrar trabalhos que utilizaram o

vane test para caracterizar concretos (como o trabalho de AUSTIN et al. (1999)) e

argamassas (como os trabalhos de ALVES et al. (2002), SANTOS (2003), PAES (2004)).

Na pesquisa de ALVES (2002), foi possível definir os valores de tensão entre 0,71 - 0,81

kPa como a faixa de tensão de escoamento, que caracterizava a consistência ideal de

determinadas argamassas com aditivos incorporadores de ar (considerando um processo de

81

aplicação manual em blocos de concreto sem chapisco). O mesmo equipamento foi

utilizado por SANTOS (2003), onde se encontrou um valor mínimo 0,42 kPa de tensão de

escoamento para uma condição limite de bombeabilidade de argamassas para projeção. Na

pesquisa de PAES (2004), no estudo de argamassas mistas de cimento e cal, encontraram-

se valores de tensão de escoamento pelo método vane test variando entre 1,19 e 1,70 kPa.

2.5.4- Ensaio de cisalhamento direto

O ensaio de cisalhamento direto é o mais antigo procedimento para a determinação da

resistência ao cisalhamento e se baseia diretamente no modelo de Coulomb (apresentado

no item 2.2). Um esquema do procedimento, utilizado durante o ensaio, é apresentado na

Figura 2.38. O material a ser ensaiado é colocado parcialmente numa caixa de

cisalhamento, ficando com sua metade superior dentro de um anel, como se mostra

esquematicamente na Figura 2.38. Aplica-se, inicialmente, uma força vertical (definida

como força normal). Na seqüência, um deslocamento horizontal é provocado, na parte

inferior do anel, a uma taxa de cisalhamento constante, sendo registrada a força suportada

pela amostra (definida como força tangencial). Em outra configuração, uma força

tangencial pode ser aplicada, sendo registrado o deslocamento horizontal.

A tensão normal (σ) e a tensão de cisalhamento (τ) são o resultado da divisão entre a força

normal e força tangencial (obtida durante o ensaio) pela área da seção transversal do corpo-

de-prova formado pela amostra ensaiada.

82

Força normalAnel superior

Amostra ensaiadaParte inferior do molde

Medida da força tangencial

Taxa de cisalhamento constante

a) Configuração antes do ensaio de cisalhamento direto

Medida da força tangencial

Taxa de cisalhamento constante

Superfície cisalhada

Força normal

deslocamento horizontal

b) Configuração após o ensaio de cisalhamento direto

Figura 2.38- Esquema do procedimento utilizado no ensaio de cisalhamento direto

Como possibilidade de resultado, o ensaio fornece a tensão de cisalhamento representada

em função do deslocamento (no sentido do cisalhamento), conforme ilustra a Figura 2.39-

a, onde se identifica a tensão de ruptura (τmax) e a tensão residual (τres). A tensão residual

corresponde à tensão que a amostra ainda sustenta após ultrapassar a condição de

cisalhamento (ruptura).

Outro resultado, que pode ser explorado, é a variação do deslocamento vertical durante o

ensaio, indicando se houve diminuição ou aumento de volume durante o cisalhamento

(Figura 2.39-b). Na condição de aumento, a mecânica dos solos define esse

comportamento como dilatante.

83

O ensaio deve ser realizado com diferentes tensões normais (no mínimo três), condição

necessária para a obtenção da curva de resistência, descrita pelo critério de Coulomb,

conforme descreve a Figura 2.39-c.

O ensaio de cisalhamento direto é um método extremamente prático e útil quando se deseja

medir a resistência ao cisalhamento, principalmente, quando se deseja avaliar a resistência

residual. Entretanto, a análise do estado de tensões, durante o carregamento, é bastante

complexa e, apesar de se impor que o cisalhamento ocorra no plano horizontal, o mesmo

pode ser precedido de rupturas internas em outras direções (PINTO, 2000). O ensaio

permite, ainda, com algumas adaptações, aplicar a técnica reológica creep/recovery,

analisando-se o comportamento do material sob uma tensão de cisalhamento constante, por

um determinado intervalo de tempo.

Figura 2.39- Resultados fornecidos pelo ensaio (PINTO, 2000)

REZENDE et al. (2002), em seu estudo de caracterização reológica de microconcreto, no

estado fresco, utilizando o ensaio de cisalhamento direto, encontrou valores de ângulo de

atrito interno de 32,9o e coesão de 8,43 kPa.

84

Outros métodos como, por exemplo, o squeeze-flow, o plastômetro de voss, o plasticímetro

de Emey e o método de compressão triaxial, também apresentam grande potencial de

serem utilizadas no estudo das propriedades das argamassas de revestimento no estado

fresco, porém não serão abordados nesta revisão. Maiores detalhes podem ser encontrados

nas referências TRISTÃO et al. (2005); CARDOSO et al. (2005); ANTUNES et al. (2005);

PINTO (2000).

85

3- PROGRAMA EXPERIMENTAL

O programa experimental desta pesquisa foi elaborado visando estudar, em um

considerável grupo de argamassas de revestimentos (em específico, argamassas mistas de

cimento, cal e areia), parâmetros capazes de interferir nas propriedades no estado fresco,

bem como nos resultados fornecidos pelos diferentes métodos de ensaio utilizados para

avaliar tais propriedades. As variações, nas composições das argamassas, foram

planejadas, levando-se em conta alguns dos principais fatores intervenientes na

trabalhabilidade, destacando-se: a composição granulométrica dos agregados, o teor de

água e o teor e natureza dos aglomerantes presentes na composição.

Cabe salientar, que este estudo é de caráter exploratório, buscando identificar tendências

no comportamento e nas propriedades das argamassas, frente às variações impostas. As

etapas de desenvolvimento do programa experimental serão discutidas nos próximos itens.

3.1- ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA EXPERIMENTAL

As etapas de desenvolvimento do programa experimental estão ilustradas na Figura 3.1.

Cada etapa está descrita nos itens a seguir:

I- Etapa de caracterização e processamento dos materiais

Os estudos tiveram início com a definição e caracterização dos materiais componentes das

referidas argamassas (cimento, cal e agregados). Nessa fase, foram desenvolvidas algumas

atividades para processamento dos materiais como, por exemplo, seleção, peneiramento e

formação das granulometrias das areias utilizadas na composição das argamassas.

II- Etapa de caracterização empírica das argamassas no estado fresco frente a uma

condição de trabalhabilidade

Na segunda etapa, desenvolveu-se um estudo piloto para avaliar o comportamento das

argamassas, buscando identificar, visualmente, condições de trabalhabilidade que fossem

traduzidas em termos de parâmetros como plasticidade, consistência, aspereza, exsudação

e adesão inicial. Nesse estudo, procurou-se minimizar os efeitos dessa avaliação

qualitativa, consultando-se diferentes profissionais com larga experiência no estudo e no

processo de produção de argamassas de revestimento. Cada profissional desenvolveu um

86

procedimento individual e independente de dosagem e avaliação das argamassas para

diferentes composições granulométricas.

III- Avaliação das propriedades das argamassas de revestimento no estado fresco

Após uma análise preliminar dos resultados obtidos nas fases anteriores, foram

desenvolvidos estudos de avaliação das propriedades de diferentes argamassas produzidas

em laboratório, onde se pretendia, a partir de variações na composição dos materiais,

simular argamassas em faixas de propriedades que se caracterizam como trabalháveis e não

trabalháveis. Nessa etapa, foram usados diversos métodos de ensaio, alguns comumente

utilizados numa caracterização da argamassa, como a mesa de consistência; outros, com os

resultados ainda pouco explorados como, por exemplo, o ensaio de penetração de cone e

vane test; e uns que se apresentam como métodos com grande potencial de uso na

caracterização das argamassas no estado fresco, como o ensaio de tensão de cisalhamento

direto (utilizado na mecânica dos solos) e o ensaio de perda de água por sucção. Cabe

lembrar que, nessa fase, optou-se por produzir quantidades de argamassa suficientes para o

desenvolvimento individual de cada ensaio, isso porque a realização de todos os ensaios ao

mesmo tempo e em uma mesma argamassa implicaria em uma série de fatores, que

poderiam comprometer a avaliação das propriedades no estado fresco.

ETAPAS DO PROGRAMA EXPERIMENTAL

ETAPA 1 Caracterização e processamento dos materiais

Caracterização empírica das argamassas no estado fresco frente a uma condição de trabalhabilidade

Avaliação das propriedades das argamassas no estado fresco

ETAPA 2

ETAPA 3

Figura 3.1- Etapas de desenvolvimento da pesquisa

87

3.2- MATERIAIS

As composições das argamassas foram definidas com base nos materiais que são

freqüentemente utilizados na produção das argamassas mistas, dando ênfase aos

disponíveis comercialmente na região do Distrito Federal. Maiores detalhes estão

apresentados nos próximos itens e no Apêndice A.

3.2.1- Cimento

O cimento empregado na confecção das argamassas foi do tipo Portland, composto com

adição de fíler calcário, CP II-F-32 (NBR 11578, 1991). O cimento em questão foi

produzido pela fábrica de cimento CIPLAN (Cimento Planalto S.A.), localizada no Distrito

Federal, tendo sido fornecido em sacos de 50 kg, de um mesmo lote.

A utilização desse cimento se justifica por apresentar características, que atendem às

exigências necessárias ao uso, não apresentando na caracterização física e química

(Tabelas 3.1 e 3.2), valores que possam influenciar negativamente as propriedades no

estado fresco das argamassas (foco do estudo). Entretanto, deve-se destacar que os valores

relativos ao tempo de início de pega e de perda ao fogo são bastante consideráveis (Tabelas

3.1 e 3.2).

Tabela 3.1- Ensaios físicos realizados no cimento.

Característica determinada Resultados Limites NBR 11578 (1991) Método de ensaio

Área específica 364 m2/Kg ≥ 260 m2/Kg NBR 7224 (1984) Massa unitária 1,12 g/cm3 -- NBR 6474 (1984)

Massa específica 3,10 g/cm3 -- NBR 6474 (1984) Finura 1,30 % ≤ 12,0 % NBR 11579 (1991)

Início 3 h 9 min ≥ 1 hora Tempos de pega Fim 4 h 43 min ≤ 10 horas

NBR 11581 (1991)

Expansibilidade a frio 1,2 mm ≤ 5 mm NBR 11582 (1991) 3 dias 24,9 MPa ≥ 10 MPa 7 dias 30,4 MPa ≥ 20 MPa

Resistência à compressão 28 dias 35,4 MPa ≥ 32 MPa

NBR 7215

(1996)

88

Tabela 3.2- Ensaios químicos realizados no cimento.

Composição química do clínquer Teores (%)

Limites NBR 11578 (1991) Método de Ensaio

Dióxido de silício (SiO2) 20,20 -- NBR 5742 (1977) Óxido de cálcio total (CaO) 57,51 -- NBR 5742 (1977) Óxido de alumínio (Al2O3) 4,25 -- NBR 5742 (1977)

Óxido de ferro (Fe2O3) 3,35 -- NBR 5742 (1977) Óxido de magnésio (MgO) 5,23 ≤ 6,50 % NBR 5742 (1977) Trióxido de enxofre (SO3) 1,85 ≤ 4,00 % NBR 5745 (1989)

Óxido de sódio (Na2O) 0,21 -- NBR 5747 (1989) Óxido de potássio (K2O) 0,74 -- NBR 5747 (1989)

Óxido de cálcio Livre (CaO) 1,45 -- NBR 5748 (1989) Perda ao fogo 7,26 ≤ 6,50 % NBR 5743 (1989)

Resíduo insolúvel 2,16 ≤ 2,50 % NBR 5744 (1989) Adição – calcário 9,50 ≤ 10,00 % --

NOTA: Ensaios realizados em Laboratório de Furnas Centrais Elétricas S.A.

O tempo de início de pega em torno de 3 h pode determinar uma maior folga durante o

desenvolvimento das operações de mistura, transporte e aplicação da argamassa de

revestimento, sem comprometimento da resistência da argamassa. Todavia, um início de

pega dessa ordem pode retardar o início das operações de sarrafeamento e desempeno

(acabamento do revestimento).

No caso da perda ao fogo, o valor encontrado é superior ao recomendado por norma, o que

pode denunciar a presença de materiais carbonáticos acima do recomendado.

3.2.2- Cal

A cal utilizada na composição das argamassas mistas foi uma cal CH III fabricada pela

ICAL-Indústria de Calcinação Ltda., localizada em São José da Lapa - MG. Esse material

foi adquirido no comércio local de Brasília, em sacos de 20 kg, de um mesmo lote.

No caso da cal CH III, a sua utilização se justifica por apresentar características que

atendem às exigências necessárias ao uso, conforme a caracterização química e física

apresentadas nas Tabelas 3.3 e 3.4, não influenciando, negativamente, nas propriedades no

estado fresco das argamassas.

As curvas granulométricas do cimento e da cal utilizados na pesquisa estão apresentadas na

Figura 3.2. Pelas configurações das curvas, percebe-se que o cimento apresenta um grau de

89

uniformidade elevado enquanto a cal, ao contrário, mostra um percentual de partículas

mais bem distribuído ao longo das várias dimensões. Tal constatação pode ser confirmada

comparando-se os coeficientes de uniformidade (C)14 de cada material, no caso Ccim = 1,6

e Ccal = 53,0, o que representa materiais muito uniforme e desuniforme, respectivamente.

Tabela 3.3- Características físicas da cal.

Característica determinada Resultados Limites NBR 7175 (2003) Método de ensaio

Massa unitária 0,53 g/cm3 -- NBR 7251 (1982) Massa específica real 2,36 g/cm3 -- NBR 6474 (1984)

Estabilidade Ausência Ausência de cavidades e

protuberâncias

NBR 9205 (2001)

Peneira nº 30 0,10 % ≤ 0,5 % Finura (% ret. acum.) Peneira nº 200 9,30 % ≤ 15,0 %

NBR 9289 (2000)

Incorporação de areia 5,4 ≥ 2,2 -- Retenção de água 80 % ≥ 70 % NBR 9290 (1985)

Plasticidade 116,00 ≥ 110 -- Umidade 0,06 % -- --

Índice de hidraulicidade Vicat 0,04 -- -- NOTA: Ensaios realizados no Laboratório da ICAL – Indústria de Calcinação Ltda.

Tabela 3.4- Características químicas da cal.

Característica determinada Resultados (%) Limites NBR 7175 (2003) Perda ao fogo 25,93 --

Resíduo insolúvel 3,61 --

Anidrido carbônico (CO2) 9,22 ≤ 13% na fábrica ≤ 15% no depósito

Óxidos não hidratados 3,68 ≤ 15% Óxidos totais na base de não voláteis

(CaO + MgO) 91,93 ≥ 88 %

Óxido de ferro e alumínio (Fe2O3 + Al2O3) 1,71 -- Óxido de cálcio (CaO) 66,95 --

Óxido de magnésio (MgO) 1,08 -- Anidrido sulfúrico (SO3) 0,69 --

NOTA: Ensaios realizados no Laboratório da ICAL – Indústria de Calcinação Ltda.

14 Coeficiente de uniformidade é a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 10%, tomados na curva granulométrica (% passante). Esta relação indica a falta de uniformidade, sendo considerado muito uniforme quando Cu < 5, uniformidade média quando 5 < Cu < 15 e desuniforme quando Cu > 15 (CAPUTO, 1988).

90

0102030405060708090

100

0,00001 0,00010 0,00100 0,01000 0,10000 1,00000

Dimensão (mm)

% R

etid

a ac

umul

ada

Cimento Cal Figura 3.2- Curvas granulométricas do cimento e da cal utilizados na pesquisa

3.2.3- Agregados

Como agregado, utilizou-se, na composição das argamassas, uma areia lavada, proveniente

do Rio Corumbá, em Goiás, sendo adquirida no comércio local de Brasília.

Inicialmente, os agregados utilizados na composição das argamassas passaram por

processo de secagem, peneiramento e seleção dos grãos, sendo separados em três faixas

granulométricas de acordo com as dimensões das malhas das peneiras (peneiras

especificadas na NBR 5734, 1988), a saber:

• Faixa 1 - entre as peneiras de malhas 1,2 e 0,6 mm;

• Faixa 2 - entre as peneiras de malhas 0,6 e 0,3 mm; e

• Faixa 3 - menor que a peneira de malha 0,3 mm.

As composições granulométricas dessas faixas estão apresentadas na Figura 3.3, a partir da

série de peneiras recomendada por CARNEIRO (1999).

91

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10Abertura das peneiras (mm)

% R

etid

a ac

umul

ada

Faixa 1 Faixa 2 Faixa 3 Figura 3.3- Curva granulométrica das faixas granulométricas consideradas na composição

dos agregados utilizados no estudo

Após a seleção, as frações, individualmente, passaram por um processo de

homogeneização sendo, em seguida, armazenadas em tambores apropriados, protegidos da

umidade e de possíveis contaminações externas. A homogeneização individual de cada

fração teve como objetivo reduzir as possíveis variações granulométricas originadas

durante a etapa de peneiramento da areia. Após esse procedimento, cada fração foi

utilizada na definição das diferentes curvas granulométricas dos agregados que formaram

as argamassas. Ao todo, foram empregadas cinco composições granulométricas produzidas

em laboratório. As composições estão descritas na Tabela 3.5, em termos do percentual de

cada fração considerada na pesquisa.

Tabela 3.5- Composição dos agregados em termos das frações consideradas na pesquisa

% de cada fração granulométrica na composição dos agregados Peneiras AG1 AG2 AG3 AG4 AG5

Faixa 1 - entre 1,2 e 0,6 mm 100 50 50 33 20 Faixa 2 - entre 0,6 e 0,3 mm 0 50 30 33 30 Faixa 3 - menor que 0,3 mm 0 0 20 34 50

Pode-se assumir que as variações, nas composições dos agregados, foram um dos

principais artifícios utilizados durante o desenvolvimento da pesquisa para provocar,

intencionalmente, variações específicas nas propriedades das argamassas no estado fresco,

considerando uma mesma condição de trabalhabilidade como, por exemplo:

• maior aspereza provocada por teores consideráveis de partículas de dimensões

maiores;

92

• maior plasticidade provocada pela presença de um maior teor de finos na

composição granulométrica; e

• exigências de demandas particulares de teores de água e materiais plastificantes.

Estas composições estão ainda caracterizadas na Figura 3.4 e na tabela 3.6 a partir das

curvas granulométricas e das características físicas, respectivamente.

0102030405060708090

100

0,01 0,1 1 10Abertura das peneiras (mm)

% R

etid

a ac

umul

ada

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 Figura 3.4- Curva granulométrica dos agregados utilizados na composição das argamassas

Tabela 3.6- Caracterização física dos agregados utilizados na pesquisa

Agregado utilizado na composição das argamassas Propriedade AG1 AG2 AG3 AG4 AG5

Massa unitária (g/cm3) NBR 7810 (1983) 1,33 1,37 1,44 1,45 1,43

Massa específica (g/cm3) NBR 9776 (1987) 2,62 2,62 2,62 2,62 2,62

Coeficiente de uniformidade 1,5 2,5 4,7 4,0 3,0

Módulo de finura NBR 7217 (1987) 2,93 2,27 2,03 1,61 1,32

Índice de vazios15 (%) 49,2 47,6 44,9 44,7 45,4

Analisando o coeficiente de uniformidade, percebe-se que todas as areias se enquadram na

classificação de muito uniforme. Entretanto, as variações existentes conferem aos

agregados distribuições granulométricas com particularidades que exercem grandes

influências nas propriedades das argamassas no estado fresco.

15 Índice de vazios =

MEMU

−1 => sendo MU - massa unitária e ME - massa específica do agregado.

93

As variações, no coeficiente de uniformidade, refletem ainda no grau de empacotamento

dos agregados, que é traduzido em termos do índice de vazios (Tabela 3.6). A areia com

menor coeficiente de uniformidade (AG1) possui o maior índice de vazios, enquanto as

areias com maiores coeficientes de uniformidade (AG3 e AG4) possuem os menores

índices de vazios. Essa condição pode ser justificada devido às alterações impostas, que

resultaram em melhorias, na graduação dos agregados.

Quanto ao módulo de finura, percebe-se que o parâmetro reflete o aumento das partículas

inferiores a 0,3 mm na composição, tornando os agregados mais “finos”. Utilizando a

classificação com base no módulo de finura (MF)16 tem-se que os agregados AG1, AG2 e

AG3 são classificados como areias médias, sendo os agregados AG4 e AG5 areias finas.

Cabe destacar que o agregado AG1 está no limite da classificação entre areia grossa e

média e o agregado AG5 é a areia mais fina utilizada no estudo.

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.

16 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. 17 No estudo, a cal utilizada nas argamassas não foi previamente maturada.

94

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 23oC;

• 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-

18 O recipiente deve ser feito com um material não atacado pela composição da argamassa.

95

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.

96

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.

97

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:

98

• 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,

99

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⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

−

−−=

fvfc

fc

MMafa

MfiMRa (3.1)

onde:

19 Os tempos utilizados por DO Ó (2004) no seu estudo foram 1,0; 1,5; 3,0; 5,0; 10,0; 15,0 min.

100

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

wMM

Maf

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 %).

RaPag −=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

101

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).

0102030405060708090

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deslocamento Horizontal (mm)

Tens

ão C

isal

hant

e (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 110Tensao Normal (kPa)

Tens

ao C

isal

hant

e (k

Pa)

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.

102

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

103

3.4- ESTUDO PILOTO – AVALIAÇÕES PRELIMINARES

3.4.1- Apresentação do estudo piloto

Este projeto compreende, basicamente, o desenvolvimento da segunda etapa do programa

experimental e teve como objetivo principal estabelecer, para cada composição

granulométrica utilizada no estudo (um total de cinco granulometrias diferentes: AG1,

AG2, AG3, AG4, AG5 descritas no item 3.2.3), parâmetros que apontassem para uma

condição adequada de trabalhabilidade. Essa trabalhabilidade foi avaliada individualmente

por diferentes profissionais com experiência no estudo e manuseio de argamassas de

revestimento (três profissionais habilitados), fato que foi definido, tendo em vista reduzir

parte da variabilidade esperada numa avaliação empírica de trabalhabilidade. Como

parâmetro, foi solicitado, a cada avaliador, que desenvolvesse um procedimento de

dosagem de argamassa para revestimento, identificando condições de plasticidade,

consistência, exsudação, aspereza e adesão inicial, simulando, inclusive, as etapas de

aplicação e aperto das argamassas no substrato. Esses parâmetros são corriqueiros em

qualquer procedimento de dosagem de argamassas. Como resultados, procurou-se definir,

para cada composição granulométrica, o teor de aglomerante e de água (sob três pontos de

vista diferentes) que representassem as condições anteriormente relatadas. Algumas das

etapas do procedimento de dosagem das argamassas estão apresentadas na seqüência de

fotos ilustradas na Figura 3.11.

Cabe destacar que, no estudo de dosagem das argamassas, utilizou-se apenas a cal como

aglomerante. Isso porque se considerou que a cal é o principal elemento plastificante das

argamassas mistas, além de ter um papel importante na definição de trabalhabilidade. Essa

opção tinha como objetivo, também, diminuir o número de variáveis durante o processo de

dosagem, facilitando o trabalho dos avaliadores.

Durante o estudo, desenvolveu-se, ainda, uma avaliação preliminar da consistência das

argamassas através do método de penetração estática de cone. Apenas esse ensaio foi

utilizado na etapa devido às características inerentes ao método que permite uma análise

rápida e imediata das argamassas, apresentando boa reprodutibilidade. Tal condição não

seria possível de encontrar nos demais métodos, o que poderia comprometer a referida

avaliação.

104

a - Argamassa seca

b - Argamassa com tendência de exsudação

c - Argamassa com aspereza

d - Argamassa com deficiência de adesão inicial

e - Teste de adesão à colher de pedreiro

f - Argamassa plástica com consistência adequada

g - Argamassa com boa adesão

h - Argamassa após a etapa de aperto

Figura 3.11- Etapas de dosagem das argamassas

O Estudo piloto pode ser representado como segue o esquema ilustrado na Figura 3.12,

onde as variáveis independentes são:

105

• três avaliadores com experiência no estudo das argamassas de revestimento; e

• cinco composições granulométricas diferentes (AG1, AG2, AG3, AG4 e AG5).

Quanto às variáveis dependentes, têm-se:

• a relação Água/Agregado em volume absoluto;

• a relação Aglomerante/Agregado em volume absoluto; e

• a consistência expressa em termos da profundidade de penetração do cone (valor

em mm).

AG 1 AG 2 AG 3 AG 4 AG 5

Avaliador 1

Teor de cal

Teor de água

Penetração de cone

VARIÁVEIS INDEPENDENTES

VARIÁVEIS DEPENDENTES

Agregados - Diferentes composições granulométricas

Avaliador 2 Avaliador 3

Figura 3.12 – Estudo Piloto

O parâmetro Aglomerante/Agregado foi utilizado por representar, de forma indireta, uma

avaliação da demanda de aglomerante para cada agregado, frente a uma condição de

trabalhabilidade, que era traduzida em termos de plasticidade, consistência, aspereza,

exsudação, dentre outras propriedades bastante influenciadas pelo teor de aglomerante na

mistura. Esse parâmetro foi utilizado, nos demais projetos experimentais, como variável

independente, servindo de base para as variações nas composições das argamassas.

106

3.4.2- Procedimento de mistura e seqüência de dosagem das argamassas no estudo

piloto

Devido às particularidades inerentes ao estudo que caracterizam, em parte, uma rotina de

dosagem de argamassas de revestimentos a ser desenvolvida, independentemente, por

diferentes profissionais, fez-se necessário pré-definir algumas condições a todos os

participantes do estudo, a saber:

• para cada um dos cinco agregados utilizados na pesquisa foi separada uma amostra

de 2000 g;

• foram separadas, ainda, amostras de cal de 50 g e de água de 20 g, que eram

adicionadas pelos profissionais conforme a necessidade;

• foi solicitado apenas que, uma vez constatada a necessidade de adicionar mais cal

na mistura, essa deveria ser em uma quantidade inteira de 50 g, não permitindo

frações.

• quanto à quantidade de água, devido à sua capacidade de interferir, decisivamente,

nas propriedades da mistura no estado fresco, podendo ocasionar perdas de material

e tempo, quando adicionadas em excesso, foram permitidas frações do valor

especificado (20 g);

• o tempo de mistura foi definido em torno de 1 min para a primeira mistura (logo

após a adição inicial dos teores de água e cal) e em torno de 40 s entre as demais

adições subseqüentes de cal. Esse procedimento era executado da seguinte forma:

após a primeira mistura dos materiais, incluindo os primeiros teores de cal e água, a

argamassadeira era desligada e feita uma avaliação da argamassa com o uso de uma

espátula; caso fosse identificada a necessidade de se adicionar mais cal, adicionava-

se realizando nova mistura, agora em torno de 40 s;

• a adição de água era feita de acordo com a necessidade avaliada, podendo ser

executada durante o procedimento de mistura na argamassadeira;

Cabe reforçar que todos os avaliadores envolvidos no estudo utilizaram o mesmo

misturador (argamassadeira), na mesma velocidade de mistura, além do emprego dos

mesmos materiais já caracterizados anteriormente.

107

3.4.3- Apresentação dos resultados do estudo piloto

Como resultados, têm-se os teores de cal e de água, expressos em termos das relações

Aglomerante/Agregado e Água/Agregado, considerados mínimos para atender

simultaneamente as propriedades já relatadas. Esses resultados estão apresentados nas

Figuras 3.13 e 3.14, em função de cada composição granulométrica, considerando a

opinião individual dos avaliadores. Os valores obtidos encontram-se no Apêndice B.

Percebe-se que o agregado que necessita de uma maior quantidade de cal, é a composição

AG1 (dimensão entre 1,2 e 0,6 mm - Figura 3.13). Um dos pontos, que contribuíram para

essa condição, observada durante os procedimentos de dosagem desse agregado, foi a

aspereza, uma vez que as dimensões do mesmo favorecia tal condição, sendo sempre

necessária a adição de cal para tentar corrigi-la. Na seqüência, os agregados que mais

exigiram um teor de cal foram o AG2 e o AG3, talvez influenciados, ainda, pela

considerável parcela de agregado entre 1,2 e 0,6 mm (em ambos os casos 50%).

Os agregados que necessitaram de um menor teor de cal, durante a etapa de dosagem,

foram o AG4 e o AG5. Esses, com a presença de agregados com dimensões menores,

favoreceram uma avaliação visual das propriedades desejadas (plasticidade, consistência,

aspereza, adesão, exsudação, dentre outras).

1

26,8

17,616,7

13,0

11,1

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5

Agregados utilizados

Agl

omer

ante

/Agr

egad

o (%

)

Avaliador 1 Avaliador 2 Avaliador 3 Média Figura 3.13- Relação Aglomerante/Agregado obtido a partir do estudo de dosagem,

considerando cada tipo de agregado utilizado na pesquisa

108

Analisando as Figuras 3.12 e 3.14, percebe-se que, apesar da composição AG1 necessitar o

maior teor de cal, o teor de água necessário é um dos mais baixos entre as composições.

57

545354

53

45

48

50

53

55

58

60

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5

Agregados utilizados

Rel

ação

Águ

a/A

greg

ado

(%)

Avaliador 1 Avaliador 2 Avaliador 3 Média Figura 3.14- Relação Água/Agregado obtido a partir do estudo de dosagem, considerando

cada tipo de agregado utilizado na pesquisa

Nas composições AG2, AG3 e AG4, a relação Água/Agregado permanece praticamente

constante, em torno de 54%. Entretanto, com o aumento dos teores de partículas inferiores

a 0,3 mm, como é o caso dos agregados AG4 e AG5, observa-se nova tendência de

aumento dos teores de água para uma mesma trabalhabilidade.

Percebe-se que os teores de água determinados para as séries AG1, AG2, AG3, AG4 e

AG5 são relativamente próximos, se comparados às variações na granulometria e nos

teores de cal. Em média, a relação Água/Agregado variou entre 53 e 57%.

Os comportamentos analisados demonstram que, ao se avaliar uma demanda de água,

apenas a presença de partículas finas na composição das argamassas (por exemplo, pela

adição de cal ou finos), não é, necessariamente, determinante de maiores teores de água,

considerando uma mesma trabalhabilidade.

Quanto à avaliação inicial da consistência, os valores médios obtidos estão indicados na

Tabela 3.7, também se considerando os diferentes agregados e a opinião dos diferentes

participantes do estudo de dosagem.

109

Tabela 3.7- Avaliação preliminar da consistência pelo método de penetração de cone

Profissionais participantes do estudo de dosagem Agregado Avaliador 1 Avaliador 2 Avaliador 3

Média

AG1 55 45 50 50 AG2 45 55 50 50 AG3 45 40 45 43 AG4 50 55 55 53 AG5 40 42 38 40

Média total 47 mm Valor mínimo 38 mm Valor máximo 55 mm

% de valores entre 45 e 55 mm 72%

Os valores de penetração de cone apresentados encontram-se em torno da média de 47

mm, tendo como valor mínimo 38 mm e valor máximo 55 mm, faixa de consistência, que

pode ser ainda considerada ampla numa avaliação de trabalhabilidade, fato que se justifica

pelas características inerentes à metodologia de dosagem e à análise crítica (sentimento)

individual de cada participante do estudo de dosagem. Entretanto, percebe-se que uma

considerável parcela de resultados encontra-se entre os valores de 45 e 55 mm de

penetração, cerca de 72% dos resultados. Esses valores também estão condizentes com a

faixa de consistência obtida nos estudos de ANGELIM (2000) e CASCUDO et al. (2005).

O presente estudo serviu de base para se definirem as relações Aglomerante/Agregado e

Água/Agregado a serem utilizados no desenvolvimento do Projeto Experimental I. A idéia

consiste em usar teores condizentes com as necessidades específicas de cada agregado,

tendo como base o estudo de dosagem desenvolvido. Outro ponto de partida, empregado

como critério, foi especificar, dentro dos limites, faixas de teores que atendessem, ao

mesmo tempo, todos os agregados utilizados no estudo, caracterizando faixas de

argamassas “Trabalháveis” e “Não Trabalháveis” (para um processo de aplicação manual).

Tal critério tinha como objetivo facilitar, posteriormente, a análise e comparação dos

resultados.

Os valores definidos estão apresentados na Tabela 3.8 em termos da relação

Aglomerante/Agregado e da relação Água/Agregado, sendo três relações

Aglomerante/Agregado (TC1, TC2 e TC3) e quatro relações Água/Agregado (Vag 1, Vag

2, Vag 3 e Vag 4).

110

Tabela 3.8- Valores das relações Aglomerante/Agregado e Água/Agregado a serem

considerados no Projeto Experimental I Relação Água/Agregado (%)

Vag 1 Vag 2 Vag 3 Vag 4 42 48 55 62

Relação Aglomerante/Agregado (%) TC 1 TC 2 TC 3 5,5 16,5 27,5

Legenda: Vag – Relação Água/Agregado e TC – Relação Aglomerante/Agregado.

3.5- PROJETO EXPERIMENTAL

Devido à complexidade da pesquisa e ao número considerável de avaliações a serem

realizadas, optou-se por desenvolver o estudo em seis projetos experimentais específicos,

permitindo explorar, individualmente, algumas potencialidades de resultados fornecidos

pelos diferentes métodos de ensaios utilizados. Os projetos foram, ainda, elaborados de tal

forma a permitir certo grau de interação, visando facilitar a análise e correlação futura dos

parâmetros determinados. Um fluxograma resumido das principais atividades

desenvolvidas em cada projeto experimental é apresentado na Figura 3.15, sendo os

detalhes específicos descritos nos próximos itens.

Projeto experimental I

Projeto Experimental II

FUXOGRAMA DOS PROJETOS EXPERIMENTAIS

Projeto Experimental III Projeto Experimental IV

Estudo piloto

Projeto Experimental V

Projeto Experimental VI

Avaliação da trabalhabilidade eDefinição das composições

Avaliação do método de penetração de cone eDefinição de faixas de consistências

Influência do teor de cimento

Avaliação da perda de água sob sucção

Avaliação do método de cisalhamento direto

Avaliação do método vane test

Avaliação da mesa de consistência

Figura 3.15- Fluxograma resumo das atividades desenvolvidas em cada projeto

experimental

111

3.5.1- Projeto experimental I – Avaliação do método de penetração de cone

Este projeto, juntamente com os demais, compreende o desenvolvimento da terceira etapa

do programa experimental, tendo como objetivo principal avaliar as propriedades das

argamassas no estado fresco, utilizando diferentes métodos de ensaio, frente às variações

na composição das argamassas. As variações foram estabelecidas a partir das relações

Aglomerante/Agregado e Água/Agregado definidas no estudo piloto, anteriormente

apresentado.

Em específico, o Projeto Experimental I foi desenvolvido, objetivando avaliar o resultado

fornecido no ensaio de penetração de cone, procurando identificar a sensibilidade do

método frente às alterações nas propriedades das argamassas no estado fresco. Este projeto

também serviu de base para o desenvolvimento dos demais projetos experimentais, isso

porque o desenvolvimento deste estudo possibilitou uma primeira avaliação sistemática da

consistência das argamassas, permitindo, inclusive, mapear faixas de valores de penetração

de cone para desenvolver estudos específicos de correlação com os demais projetos

experimentais (Projeto Experimental II, III, IV, V e VI).

O Projeto Experimental I pode ser representado, como segue o esquema apresentado na

Figura 3.16, onde as variáveis independentes são:

• quatro valores de relação Água/Agregado (Vag 1 = 42%, Vag 2 = 48%, Vag 3 =

55% e Vag 4 = 62% – valores determinados no Estudo Piloto);

• três relações Aglomerante/Agregado (TC1 = 5,5%, TC2 = 16,5% e TC3 = 27,5%

– valores determinados no Estudo Piloto);

• as mesmas cinco composições granulométricas utilizadas no estudo piloto (AG1,

AG2, AG3, AG4 e AG5).

Quanto à variável dependente, tem-se:

• a relação Água/Agregado, para valores de penetração de cone de 45, 50 e 55 mm

(Vag PC 45, Vag PC 50 e Vag PC 45).

Nesse estudo, adotaram-se os valores de penetração de cone de 45, 50 e 55 mm como

referências de consistências representativas de argamassas trabalháveis. A escolha desses

valores teve, como base, os resultados de penetração de cone encontrados no Estudo Piloto

112

e as limitações nas faixas de consistência, em que alguns equipamentos poderiam atuar

(não permitindo a argamassa ser muito seca ou fluida).



Relação Água/AgregadoVag 1 Vag 2 Vag 3 Vag 4


AG 2AG 1 AG 3 AG 5AG 4

Vag PC 45 Vag PC 50 Vag PC 55

Relação Cal/AgregadoTC 1 TC 3TC 2

Vol. de água para penetrações de cone = 45, 50 e 55 mm

Figura 3.16- Projeto experimental I

3.5.2- Projeto experimental II – Avaliação do método vane test

O presente projeto experimental teve como objetivo avaliar o método vane test,

observando sua sensibilidade, frente às variações na composição dos materiais, bem como

uma correlação com os demais métodos utilizados no estudo. A representação desse

projeto experimental pode ser apresentada, esquematicamente, na Figura 3.17, onde as

variáveis independentes são:

• três valores de consistência especificados em função da penetração de cone em

mm (PC1 = 45 mm, PC2 = 50 mm e PC3 = 55 mm);

• três relações Aglomerante/Agregado (TC1 = 5,5%, TC2 = 16,5% e TC3 = 27,5%),

as mesmas definidas e utilizadas no Projeto Experimental I;

• as cinco composições granulométricas utilizadas no estudo de dosagem (AG1,



• o valor de tensão de escoamento, obtido pelo método vane test expresso em kPa.

113


Tensão de escoamento (Vane Test)


Consistência

AG 4AG 1 AG 2 AG 3 AG 5



PC 45 PC 50 PC 55

Figura 3.17- Projeto experimental II

Os teores de aglomerante e as composições dos agregados foram as mesmas utilizadas no

Projeto Experimental I. Entretanto, as variações, na consistência, foram efetuadas em

função da relação Água/Agregado necessária para fornecer os valores de penetração de

cone desejados, no caso 45, 50 e 55 mm (estabelecidos a partir da análise dos resultados

obtidos no projeto experimental I).

3.5.3- Projeto experimental III – Avaliação do método da mesa de consistência

O Projeto Experimental III teve como objetivo avaliar o resultado do índice de

consistência fornecido pelo método da mesa de consistência. Como nos demais projetos

anteriores, procurou-se observar ainda a sua sensibilidade em relação às variações na

composição das argamassas, bem como uma possível correlação com os demais métodos

utilizados no estudo. Esse projeto é representado, esquematicamente, na Figura 3.18, onde

as variáveis independentes são:

• três valores de consistência especificados em função da penetração de cone em

mm (PC1 = 45 mm, PC2 = 50 mm e PC3 = 55 mm), as mesmas utilizadas no

projeto anterior;

114

• três relações Aglomerante/Agregado (TC1 = 5,5%, TC2 = 16,5% e TC3 = 27,5%);

• as cinco composições granulométricas utilizadas no estudo de dosagem (AG1,



• o valor de espalhamento, obtido pelo método da mesa de consistência, expresso em

mm.


Espalhamento (Mesa de consistência)


TC 1 TC 2 TC 3

Relação Cal/Agregado


AG 1 AG 2 AG 3 AG 4 AG 5

PC 45 PC 55PC 50

Consistência

Figura 3.18- Projeto experimental III

Os valores de penetração de cone, relação Aglomerante/Agregado, bem como os agregados

utilizados neste projeto experimental foram os mesmos utilizados no projeto experimental

anterior (Projeto experimental II).

3.5.4- Projeto experimental IV – Avaliação do método de perda de água sob sucção

O objetivo do presente projeto experimental foi avaliar a tendência de exsudação,

verificada em algumas argamassas, em função de variações na sua composição. Nesse

estudo, foi utilizado o princípio adotado pelo método de retenção de água sob sucção, por

entender que se trata de uma forma rápida e eficiente de medir o teor de água livre com

grande potencial de exsudar. A representação do Projeto Experimental IV é apresentada na

Figura 3.19, onde as variáveis independentes são:

115

• um valor de consistência no caso PC2 igual a 50 mm;

• três relações Aglomerante/Agregado (TC1 = 5,5%, TC2 = 16,5% e TC3 = 27,5%),

os mesmos valores utilizados nos Projetos Experimentais II e III;

• cinco composições granulométricas diferentes (AG1, AG2, AG3, AG4 e AG5).


• o resultado de perda de água sob sucção.


Perda de água sob sucção (Funil)


AG 1 AG 3AG 2 AG 4 AG 5



PC 50

Consistência

Figura 3.19- Projeto experimental IV

3.5.5- Projeto experimental V – avaliação do método de cisalhamento direto

O Projeto Experimental V pode ser representado como segue o esquema apresentado na

Figura 3.20. Esse teve como objetivo principal avaliar os resultados fornecidos pelo ensaio

de cisalhamento direto, frente às variações na composição das argamassas. Como variáveis

independentes, têm-se:

• um valor de consistência no caso PC2 igual a 50 mm;

• três relações Aglomerante/Agregado (TC1 = 5,5%, TC2 = 16,5% e TC3 = 27,5%);

• cinco composições granulométricas (AG1, AG2, AG3, AG4 e AG5).

• três tensões normais (TN1 = 25 kPa, TN2 = 50 kPa e TN3 = 100 kPa)


116

• o resultado de cisalhamento direto em função do deslocamento horizontal para cada

carga normal aplicada.

Este ensaio permitiu ainda uma interpretação de parâmetros como a coesão e o ângulo

atrito interno, segundo o critério de Coulomb, conforme se discute na revisão bibliográfica.

As tensões normais utilizadas (TN1 = 25 kPa, TN2 = 50 kPa e TN3 = 100 kPa) durante o

ensaio, são valores considerados corriqueiros em uma avaliação preliminar de uma amostra

de solo (PALMEIRA, 2000). Sendo assim, também, foram adotadas no presente estudo.

Cisalhamento direto



AG 4AG 1 AG 2 AG 3 AG 5



PC 50Consistência

Figura 3.20- Projeto experimental V

3.5.6- Projeto experimental VI – Influência do teor de cimento nas propriedades das


O Projeto Experimental VI pode ser representado segundo o esquema apresentado na

Figura 3.21. Esse teve como objetivo principal avaliar como substituições, no teor de cal,

por teores de cimento, poderiam alterar os resultados fornecidos pelos diferentes métodos

de ensaios (anteriormente avaliados em cada projeto experimental). Nesse caso, foram

consideradas as mesmas variáveis (dependentes e independentes) de cada projeto

experimental, com algumas considerações, a saber:

117

• o teor de aglomerante, antes composto apenas pela cal nos projetos experimentais,

nesse projeto (Projeto Experimental VI), foi substituído por 50% de cimento, em

volume;

• como o objetivo era avaliar o efeito da substituição da cal pelo cimento, optou-se

por utilizar, nesse projeto experimental, apenas um dos agregados utilizados nos

demais projetos. O agregado escolhido foi a composição AG4 por representar uma

distribuição granulométrica composta igualmente por parcelas das três faixas de

agregados consideradas no estudo (entre 1,2 - 0,6, 0,6 - 0,3 e menos que 0,3), além

de ser uma condição mais próxima da realidade, uma vez que contempla a maioria

das faixas granulométricas contidas em uma areia potencialmente utilizada na

produção de argamassas de revestimento;

• os ensaios de cisalhamento direto e perda de água sob sucção foram realizados,

considerando uma consistência por penetração de cone de 50 mm. Nos demais, as

consistências foram 45, 50 e 55 mm.


Penetração de cone

AG 4


Relação (Cal + Cimento)/AgregadoTC 1 TC 3TC 2

Espalhamento (Mesa de consistência)

Tensão de escoamento (Vane Test)

Perda de água sob sucção (Funil)

Cisalhamento direto

PC 50PC 45

ConsistênciaPC 55

Figura 3.21- Projeto experimental VI

118

4- APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Neste capítulo, serão apresentados os resultados obtidos, individualmente, em cada projeto

experimental.

4.1- PROJETO EXPERIMENTAL I – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE

PENETRAÇÃO DE CONE

A Figura 4.1 apresenta os resultados obtidos no ensaio de penetração de cone, em função

das variações nos teores de água e aglomerante, considerando cada tipo de agregado

utilizado (no caso, AG1, AG2, AG3, AG4 e AG5, respectivamente). Os valores individuais

encontram-se no Apêndice C. Esses resultados são apenas exploratórios com base nas

variações nas composições das argamassas, fornecendo um espectro de como a

consistência por penetração de cone é alterada. Cabe frisar, que, nesta primeira análise, não

se tinha o objetivo de caracterizar condições de trabalhabilidade, característica essa que

será avaliada posteriormente.

No geral, percebe-se uma sensível influência da relação Água/Agregado nas propriedades

das argamassas no estado fresco. Os valores de penetração de cone apresentam uma

relação quase direta com o aumento do teor de água na composição das argamassas, para

uma mesma relação Aglomerante/Agregado.

119

0102030405060708090

40 45 50 55 60 65

Relação Água/Agregado (%)

Pene

traçã

o de

con

e (m

m)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

a) Série AG1

0102030405060708090

40 45 50 55 60 65


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)

AG2-5,5 AG2-16,5 AG2-27,5

b) Série AG2

0102030405060708090

40 45 50 55 60 65


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)

AG3-5,5 AG3-16,5 AG3-27,5

c) Série AG3

0102030405060708090

40 45 50 55 60 65


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)

AG4-5,5 AG4-16,5 AG4-27,5

d) Série AG4

0102030405060708090

40 45 50 55 60 65


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)

AG5-5,5 AG5-16,5 AG5-27,5 e) Série AG5

Figura 4.1- Valores de penetração de cone em função das variações no teor de água, para

as cinco composições de agregados20

Observa-se, ainda, que a distribuição granulométrica dos agregados exerce um papel

decisivo na definição da demanda de água das argamassas. Esse comportamento pode ser

demonstrado a partir da Figura 4.2, que apresenta os valores de relação Água/Agregado

para cada série, considerando valores de penetração de cone de 45, 50 e 55 mm. Chama a

atenção o fato de a argamassa com o agregado AG1 e relação Aglomerante/Agregado igual

a 5,5 exigir uma quantidade de água inicial elevada em relação às demais composições,

valor que decai à medida que o teor de aglomerante aumenta na composição da argamassa.

20 A nomenclatura utilizada na legenda da Figura 4.1 como, por exemplo, AG1-5,5 - corresponde ao tipo de agregado utilizado (AG1, AG2, AG3, AG4 ou AG5) seguido da relação Aglomerante/Agregado considerada (5,5%, 22,5% ou 27,5%)

120

A presença do agregado na faixa entre 1,2 e 0,6 mm (agregado de maior dimensão), no

caso dos agregados AG1 e AG3, de certa forma, está influenciando na demanda de água,

reduzindo, em relação aos demais agregados com uma maior presença das faixas de

agregados de dimensão menor que 0,6 mm (AG2, AG4 e AG5).

45

50

55

60

65

70

5,5 16,5 27,5

Relação Aglomerante/Agregado (%)

Rel

ação

Águ

a/A

greg

ado

(%)

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5

a) Penetração de cone de 45 mm

45

50

55

60

65

70

5,5 16,5 27,5


Rel

ação

Águ

a/A

greg

ado

(%)

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5

b) Penetração de cone de 50 mm

45

50

55

60

65

70

5,5 16,5 27,5


Rel

ação

Águ

a/A

greg

ado

(%)

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 c) Penetração de cone de 55 mm

Figura 4.2- Demanda de água para cada mistura de argamassa, considerando penetrações de cone de 45, 50 e 55 mm

Os agregados AG2, AG4 e AG5 apresentam demandas de água relativamente próximas em

todos os teores de aglomerantes considerados, aparentemente, não se alterando com as

variações no teor de aglomerante. Nos agregados AG1 e AG3, a relação Água/Agregado

decai ao passar de um teor de aglomerante de 5,5% para 16,5%, aumentando ao passar de

16,5 para 27,5. Nos valores extremos de teor de aglomerante, no caso 5,5% e 27,5%, as

demandas de água tendem a ser mais próximas dos valores obtidos nos agregados AG2,

AG4 e AG5.

Os valores de relação Água/Agregado obtidos, no presente projeto experimental, foram

considerados como referência para a execução dos projetos experimentais subseqüentes,

uma vez que foram fixados os valores de penetração de cone em 45, 50 e 55 mm.

121

Outra análise importante, agora avaliando os valores de penetração de cone em função de

variações na relação Aglomerante/Agregado, é apresentada na Figura 4.3. Para os

resultados de penetração de cone, observa-se que as misturas são bastante influenciadas

pelas variações nos teores de aglomerante. Em geral, percebe-se que, com o aumento do

teor de aglomerante (passando de 5,5% para 16,5%), ocorre um aumento no valor de

penetração de cone, chegando a caracterizar um ponto de máximo e, em seguida, com um

novo aumento no teor de cal, (agora passando de 16,5% para 27,5%), os valores de

penetração de cone tendem a decair.

0102030405060708090

5,5 16,5 27,5


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)

Água/Agreg = 42% Água/Agreg = 48%Água/Agreg = 55% Água/Agreg = 62%

a) Série AG1

0102030405060708090

5,5 16,5 27,5


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)


b) Série AG2

0102030405060708090

5,5 16,5 27,5


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)


c) Série AG3

0102030405060708090

5,5 16,5 27,5


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)


d) Série AG4

0102030405060708090

5,5 16,5 27,5

Relação Cal/Agregado (%)

Pene

traçã

o de

con

e (m

m)


e) Série AG5 Figura 4.3- Resultados de consistência por penetração de cone em função de variações no

teor de cal

122

Tal comportamento é visualizado em todas as composições, porém tem um maior destaque

nas séries AG1 e AG3 (Figura 4.3-a, c), onde as diferenças, entre o ponto de máximo e os

pontos extremos, são mais consideradas. Nas outras séries (AG2, AG4 e AG5, Figura 4.3-

b, d, e, respectivamente), apesar de se identificar a mesma tendência, as curvas são mais

suaves ao longo das variações no teor de cal.

O comportamento relatado é, praticamente, o inverso do apresentado na análise das

demandas de água em função das variações nos teores de aglomerante. Percebe-se

claramente que o aglomerante juntamente com a água funciona como lubrificante das

partículas de agregado. Para as relações Aglomerante/Agregado, relativamente baixas, em

torno de 5,5%, o contato entre as partículas de agregado é relativamente alto e pode

dificultar o cisalhamento durante o ensaio, resultando no aumento da demanda de água

para uma mesma penetração de cone. Aumentando-se a relação Aglomerante/Agregado

para 16,5%, o teor de aglomerante torna-se suficiente para favorecer o fluxo relativo entre

as partículas de agregado (reduzindo o contato e afastando as partículas de agregado),

necessitando de uma demanda de água menor para atingir a penetração de cone desejada

(45, 50 e 55 mm). Para valores de relação Aglomerante/Agregado maiores, em torno de

27,5, o teor de aglomerante, talvez em excesso, passa a atuar em uma maior dificuldade de

cisalhamento, durante o ensaio de penetração de cone, refletindo no aumento da demanda

de água para uma mesma penetração de cone.

A Tabela 4.1 apresenta um resumo das proporções dos materiais em massa e volume

aparente, de todas as argamassas utilizadas no estudo, destacando ainda as relações

Aglomerante/Agregado em volume absoluto e as relações Água/Agregado consideradas no

desenvolvimento dos projetos experimentais subseqüentes. Maiores detalhes encontram-se

no Apêndice C.

123

Tabela 4.1- Resumo das proporções entre os materiais constituintes das argamassas estudadas em cada série

Vagl/Vagr Traço em massa Traço em volume absoluto Traço em volume aparente Série PC (mm) Vag/Vagr (%) H%

(%) Agl Agr Ag Agl Agr Ag Agl Agr Ag 45 62 22,5 1,00 20,18 4,76 1,00 18,18 11,23 1,00 8,04 2,52 50 65 23,6 1,00 20,18 5,00 1,00 18,18 11,80 1,00 8,04 2,65 AG1 55 68 24,8

5,5 1,00 20,18 5,26 1,00 18,18 12,41 1,00 8,04 2,79

45 50 16,5 1,00 6,73 1,27 1,00 6,06 3,00 1,00 2,68 0,67 50 51 16,9 1,00 6,73 1,31 1,00 6,06 3,08 1,00 2,68 0,69 AG1 55 52 17,3

16,5 1,00 6,73 1,34 1,00 6,06 3,16 1,00 2,68 0,71

45 54 16,7 1,00 4,04 0,84 1,00 3,64 1,98 1,00 1,61 0,45 50 56 17,2 1,00 4,04 0,87 1,00 3,64 2,05 1,00 1,61 0,46 AG1 55 58 17,8

27,5 1,00 4,04 0,90 1,00 3,64 2,12 1,00 1,61 0,48

45 57 20,8 1,00 20,18 4,41 1,00 18,18 10,40 1,00 7,81 2,34 50 58 21,2 1,00 20,18 4,50 1,00 18,18 10,62 1,00 7,81 2,39 AG2 55 60 21,6

5,5 1,00 20,18 4,59 1,00 18,18 10,82 1,00 7,81 2,43

45 55 18,4 1,00 6,73 1,42 1,00 6,06 3,36 1,00 2,60 0,76 50 56 18,8 1,00 6,73 1,45 1,00 6,06 3,42 1,00 2,60 0,77 AG2 55 57 19,1

16,5 1,00 6,73 1,47 1,00 6,06 3,48 1,00 2,60 0,78

45 58 17,8 1,00 4,04 0,90 1,00 3,64 2,11 1,00 1,56 0,47 50 59 18,1 1,00 4,04 0,91 1,00 3,64 2,15 1,00 1,56 0,48 AG2 55 60 18,3

27,5 1,00 4,04 0,92 1,00 3,64 2,18 1,00 1,56 0,49

45 54 19,7 1,00 20,18 4,17 1,00 18,18 9,84 1,00 7,43 2,21 50 56 20,4 1,00 20,18 4,32 1,00 18,18 10,19 1,00 7,43 2,29 AG3 55 58 21,1

5,5 1,00 20,18 4,47 1,00 18,18 10,55 1,00 7,43 2,37

45 51 16,8 1,00 6,73 1,30 1,00 6,06 3,07 1,00 2,48 0,69 50 52 17,3 1,00 6,73 1,33 1,00 6,06 3,15 1,00 2,48 0,71 AG3 55 53 17,7

16,5 1,00 6,73 1,37 1,00 6,06 3,23 1,00 2,48 0,73

45 57 17,5 1,00 4,04 0,88 1,00 3,64 2,08 1,00 1,49 0,47 50 58 17,7 1,00 4,04 0,89 1,00 3,64 2,11 1,00 1,49 0,47 AG3 55 59 18,0

27,5 1,00 4,04 0,90 1,00 3,64 2,13 1,00 1,49 0,48

45 59 21,3 1,00 20,18 4,51 1,00 18,18 10,64 1,00 7,38 2,39 50 60 21,7 1,00 20,18 4,61 1,00 18,18 10,87 1,00 7,38 2,44 AG4 55 61 22,1

5,5 1,00 20,18 4,69 1,00 18,18 11,07 1,00 7,38 2,49

45 58 19,1 1,00 6,73 1,48 1,00 6,06 3,49 1,00 2,46 0,78 50 58 19,4 1,00 6,73 1,50 1,00 6,06 3,55 1,00 2,46 0,80 AG4 55 59 19,7

16,5 1,00 6,73 1,53 1,00 6,06 3,60 1,00 2,46 0,81

45 59 18,1 1,00 4,04 0,91 1,00 3,64 2,15 1,00 1,48 0,48 50 60 18,3 1,00 4,04 0,92 1,00 3,64 2,18 1,00 1,48 0,49 AG4 55 61 18,5

27,5 1,00 4,04 0,93 1,00 3,64 2,20 1,00 1,48 0,50

45 59 21,5 1,00 20,18 4,55 1,00 18,18 10,75 1,00 7,48 2,41 50 60 21,9 1,00 20,18 4,64 1,00 18,18 10,96 1,00 7,48 2,46 AG5 55 61 22,3

5,5 1,00 20,18 4,73 1,00 18,18 11,15 1,00 7,48 2,50

45 58 19,2 1,00 6,73 1,48 1,00 6,06 3,49 1,00 2,49 0,78 50 59 19,5 1,00 6,73 1,51 1,00 6,06 3,55 1,00 2,49 0,80 AG5 55 60 19,8

16,5 1,00 6,73 1,53 1,00 6,06 3,61 1,00 2,49 0,81

45 59 18,1 1,00 4,04 0,91 1,00 3,64 2,15 1,00 1,50 0,48 50 60 18,3 1,00 4,04 0,92 1,00 3,64 2,18 1,00 1,50 0,49 AG5 55 61 18,5

27,5 1,00 4,04 0,93 1,00 3,64 2,20 1,00 1,50 0,49

Legenda: PC – Penetração de cone em mm Vag/Vagr – Relação Água/Agregado em volume H% - Relação água materiais secos Vagl/Vagr – Relação entre o volume de aglomerante e o volume de agregado em % Agl – Aglomerante Agr – Agregado Ag – Água

4.2- PROJETO EXPERIMENTAL II – AVALIAÇÃO DO MÉTODO VANE TEST

Os resultados de tensão de escoamento obtidos pelo método vane test estão apresentados

na Figura 4.4, em função dos valores da relação Aglomerante/Agregado, considerando

cada valor de penetração de cone especificado no projeto experimental (PC = 45, 50 e 55

mm). Os valores individuais, obtidos em cada avaliação, encontram-se no Apêndice D.

124

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

PC 45 PC 50 PC 55

a) Série AG1

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

PC 45 PC 50 PC 55

b) Série AG2

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

PC 45 PC 50 PC 55

c) Série AG3

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

PC 45 PC 50 PC 55

d) Série AG4

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

PC 45 PC 50 PC 55 e) Série AG5

Figura 4.4- Resultados de tensão de escoamento pelo método vane test

Nas Séries AG1, AG2 e AG3 (Figuras 4.4-a, b e c), observa-se que as composições com

5,5% de relação Aglomerante/Agregado apresentam um elevado valor de tensão de

escoamento em relação aos demais. Com o aumento do teor de cal para 16,5%, a tensão

tende a diminuir, permanecendo praticamente constante.

Para as séries AG4 e AG5 (Figura 4.4-d, e), os comportamentos identificados são

similares, apresentando, porém, certa distinção das tendências observadas nas demais

séries (AG1, AG2 e AG3). Em resumo, tem-se uma leve queda da tensão de escoamento ao

passar da relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% para 16,5%, seguido de aumento da

tensão de escoamento quando a relação se aproxima de 27,5%.

125

Os resultados demonstram que, apesar de serem fixados os valores de consistência pelo

método de penetração de cone, os valores de tensão de escoamento ainda apresentam

variações bem significativas, principalmente, quando a penetração de cone avaliada é em

torno de 45 mm e a relação Aglomerante/Agregado é igual a 5,5% (condição de

dificuldade de cisalhamento). Entretanto, percebe-se que as tendências observadas, em

função das variações na consistência e no teor de aglomerante, são similares às

identificadas no estudo com o método de penetração de cone. No caso da tensão de

escoamento, o aglomerante, juntamente com a água, também está funcionando como

lubrificante das partículas de agregado. Para uma relação Aglomerante/Agregado em torno

de 5,5%, a interação entre as partículas de agregado ainda é relativamente alta e favorece

um contato mais íntimo, o que provoca aumentos na tensão máxima de cisalhamento. Essa

interação é minimizada, em parte ao passar da consistência de 45 mm para 50 e 55 mm,

respectivamente (como mostram as curvas das Séries AG1, AG2, e AG3 - Figuras 4.4-a, b

e c). No caso das Séries AG4 e AG5, os valores menores de tensão de escoamento para a

relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% podem ser justificados talvez devido a um

menor grau de contato entre as partículas maiores do agregado, favorecido pela presença

de uma considerável parcela de agregado menor que 0,3 mm. Nesse caso, as partículas

podem estar atuando como lubrificantes, exercendo, em parte, o papel das partículas de

aglomerante que estão sendo adicionadas.

Aumentando-se a relação Aglomerante/Agregado para 16,5%, o teor de aglomerante,

juntamente com o teor de água utilizado para atingir a consistência desejada, tornam-se

suficientes para provocar um afastamento entre as partículas, favorecendo o fluxo relativo

entre as a mesmas. Para valores de relação Aglomerante/Agregado maiores, em torno de

27,5%, o teor de aglomerante, de certa forma, passa a atuar, favorecendo uma maior

interconexão entre as partículas de agregado, dificultado, assim, o fluxo relativo e

aumentando os valores de tensão de escoamento. É certo que esse aumento é mais suave

que o identificado quando a relação Aglomerante/Agregado é em torno de 5,5%, onde o

aumento da tensão é brusco.

126

4.3- PROJETO EXPERIMENTAL III – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DA MESA DE

CONSISTÊNCIA

O ensaio da mesa de consistência se mostrou bem sensível às variações nos teores de

aglomerantes presentes nas argamassas. Em alguns casos, a obtenção dos valores de

espalhamento ficou comprometida, uma vez que a argamassa apresentava um excessivo

grau de exsudação, o que favorecia a drenagem da água logo após a preparação da amostra

e durante o ensaio, exibindo certa dificuldade de espalhamento com aplicação dos golpes.

Em outra situação, identificaram-se casos onde a amostra de argamassa desenvolve

aberturas bem características, à medida que os golpes foram sendo aplicados na mesa de

consistência. As condições relatadas foram identificadas, na maioria das argamassas, onde

a relação Aglomerante/Agregado era em torno de 5,5%, sendo mais crítico nas argamassas

com agregados AG1, AG2 e AG3. Para os agregados AG4 e AG5, Tal comportamento não

esteve tão caracterizado em todos os teores de aglomerante estudados.

A Tabela 4.2 ilustra, passo a passo, o comportamento de uma argamassa durante a

aplicação dos golpes no ensaio na mesa de consistência. O caso apresentado refere-se às

argamassas com agregado AG3, com relações Aglomerante/Agregado iguais a 5,5% e

27,5%. No caso da argamassa com 27,5% (maior relação Aglomerante/Agregado utilizada

na pesquisa), observa-se certa homogeneidade ao longo da execução do ensaio, sem

exsudação e possíveis rupturas isoladas, conforme está caracterizado na argamassa com

relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5%.

127

Tabela 4.2- Caracterização das etapas do ensaio da Mesa de Consistência Etapas do

ensaio Argamassa AG3-5,5 Argamassa AG3-27,5

a – Aspecto da argamassa logo após o processo de

mistura

b – Preparo da argamassa

para execução do ensaio na

mesa de consistência

c – Retirada do molde

tronco cônico e início do

ensaio na mesa de

consistência

d – Aplicação dos golpes

e – Fim do ensaio e

medida do espalhamento

Os resultados de espalhamento, obtidos pelo método da mesa de consistência, estão

apresentados na Figura 4.5, em função dos valores da relação Aglomerante/Agregado,

considerando cada valor de penetração de cone especificado no respectivo projeto

128

experimental (45, 50 e 55 mm). Os valores individuais encontrados em cada avaliação

estão apresentados no Apêndice E.

0

50

100

150

200

250

300

350

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

PC 45 PC 50 PC 55

a) Série AG1

0

50

100

150

200

250

300

350

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

PC 45 PC 50 PC 55

b) Série AG2

0

50

100

150

200

250

300

350

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

PC 45 PC 50 PC 55

c) Série AG3

0

50

100

150

200

250

300

350

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

PC 45 PC 50 PC 55

d) Série AG4

0

50

100

150

200

250

300

350

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

PC 45 PC 50 PC 55 e) Série AG5

Figura 4.5- Resultados de espalhamento pelo método da mesa de consistência

No caso das Séries AG1, AG2 e AG3, no trecho inicial em torno da relação

Aglomerante/Agregado igual 5,5%, identifica-se um certo grau de interferência no que

concerne aos demais teores de aglomerante estudados (16,5% e 27,5%). Os valores de

espalhamento obtidos apontam para uma argamassa que apresenta dificuldades de

espalhamento logo após a aplicação dos golpes na mesa de consistência. Quando a relação

Aglomerante/Agregado é em torno de 16,5%, essas séries apresentam um ponto de

129

máximo espalhamento. Com o aumento do teor de aglomerante para 27,5%, os valores de

espalhamento exibem uma tendência de diminuição.

As condições relatadas, em parte, se aproximam dos comportamentos identificados no

estudo do método de penetração de cone e vane test. No caso dos valores de espalhamento,

o aglomerante, juntamente com a água, também está funcionando como lubrificante das

partículas de agregado. Para uma relação Aglomerante/Agregado em torno de 5,5%, a

interação entre as partículas de agregado, ainda, é relativamente alta, provocando

diminuição nos valores de espalhamento. Essa interação é minimizada quando a relação

Aglomerante/Agregado está entre os teores de 16,5% e 27,5%. Para valores de relação

Aglomerante/Agregado maiores (próximo de 27,5), o teor de aglomerante, de certa forma,

passa a atuar, favorecendo uma maior interconexão entre as partículas de agregado,

absorvendo parte da energia dos golpes, além de dificultar o fluxo relativo entre as

partículas de agregado, reduzindo o espalhamento. Identifica-se que tal redução também é

mais suave que o observado quando a relação Aglomerante/Agregado é em torno de 5,5%.

Nas Séries AG4 e AG5 (Figura 4.5-d e 4.5-e), os comportamentos identificados são muito

próximos. Em ambos os casos, as curvas são praticamente paralelas ao eixo das abscissas,

apresentando ainda variações em torno da mesma amplitude de valores de espalhamento

(250 e 280 mm de espalhamento). Nesses casos, não se observam maiores alterações com

as mudanças nos teores de aglomerante. Esse fato leva a apontar que as medidas de

penetração de cone e espalhamento pela mesa de consistência estão sendo influenciadas

por um mesmo parâmetro, apresentando forte correlação.

4.4- PROJETO EXPERIMENTAL IV – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE PERDA

DE ÁGUA SOB SUCÇÃO

Os resultados individuais de perda de água, para cada série de argamassa, estão

apresentados no Apêndice F. A Figura 4.6 apresenta um exemplo típico do comportamento

identificado no estudo das séries, em função do tempo de sucção ao qual cada argamassa

foi submetida. O exemplo analisado trata-se da Série AG1 com uma penetração de cone de

50 mm.

130

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempo (min)

Perd

a de

águ

a (%

)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

Figura 4.6- Resultado do ensaio de perda água sob sucção para a série AG1

O ensaio de perda de água por sucção foi utilizado para se avaliar, indiretamente, a

tendência de exsudação da argamassa. Como parâmetro, tem-se a perda de água da

argamassa decorrido o período de um minuto de sucção em condições já especificadas no

procedimento de ensaio. Esse resultado foi tratado, especificamente, na Figura 4.7 para

cada série analisada no estudo.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

5,5 16,5 27,5

Relação Aglomerante/Agregado

Perd

a de

águ

a (%

)

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 Figura 4.7- Perda de água das argamassas após um minuto de sucção

Em geral, percebe-se que as argamassas, com os menores teores de aglomerante na sua

composição, apresentam uma forte tendência de perda de água. Esse fato é melhor

visualizado se compararmos, para todos os agregados, as perdas de água nas relações

Aglomerante/Agregado igual 5,5% e 27,5%. Outra condição de destaque é a comparação

131

da perda de água entre os agregados com maiores teores de finos na composição (AG4 e

AG5) e os demais agregados. Nesse caso, em todos os teores de aglomerante utilizados, as

argamassas apresentaram menores valores de perda de água.

A configuração das curvas de perda de água sob sucção (Figura 4.7) apresenta ainda dois

trechos bem característicos:

• um compreendido entre as relações Aglomerante/Agregado igual a 5,5% e 16,5%,

onde a redução na tendência de perda de água é mais acentuada, sendo

caracterizada por uma maior inclinação do trecho analisado; e

• outro, compreendendo o trecho entre as relações Aglomerante/Agregado igual a

16,5% e 27,5%, onde a redução na tendência de perda de água é menos acentuada,

caracterizada por uma menor inclinação do trecho da curva.

Os fatos apresentados, anteriormente, demonstram que as variações nos teores de

aglomerante das argamassas exercem considerável influência nos valores de perda das

argamassas (considerando uma mesma consistência). Levando-se em conta que grande

parte da água absorvida, durante a sucção, é água livre (sucção durante o período de 1

min), com grande potencial de exsudar, tem-se, então, a variação no teor de aglomerante

como forma de diminuir esta tendência. Outra saída também identificada no estudo é

trabalhar a distribuição granulométrica de tal forma a exigir menores teores de água para

uma mesma consistência.

Durante o estudo de perda de água sob sucção, foi desenvolvida uma avaliação de cada

argamassa através de uma lupa com aumento de 40 vezes. Durante o ensaio, as argamassas

eram avaliadas antes e depois do processo de sucção. Cada argamassa está apresentada nas

Figuras 4.8, 4.9, 4.10, 4.11 e 4.12, em função de cada tipo de agregado utilizado e de cada

relação Aglomerante/Agregado. Essa avaliação permitiu uma análise mais minuciosa da

estrutura interna de cada argamassa, visualizando a interação entre os diferentes elementos

constituintes das argamassas (agregado, aglomerante e água).

Para a série com o agregado AG1 (Figura 4.8), a imagem destaca bem as características do

agregado utilizado, apresentando a textura, uma idéia das dimensões, além de indicar a

falta de outras partículas de agregado, que complementam uma distribuição

granulométrica. A argamassa AG1-5,5 demonstra que o teor de cal utilizado é insuficiente

132

para envolver os grãos de agregado, estabelecendo uma ligação entre as partículas, fato que

pode ser comprovado pela imagem logo após a sucção da argamassa, prevalecendo o

contato íntimo entre cada partícula de agregado (alto atrito entre as partículas). Com o

aumento no teor de cal na mistura, a partir da relação Aglomerante/Agregado igual 16,5%,

as imagens começam a indicar a presença de uma camada de aglomerante em volta das

partículas de agregado. No teor máximo de aglomerante analisado (27,5%), percebe-se

que, mesmo com esse teor, a quantidade de aglomerante é insuficiente para impedir o

contato íntimo entre as partículas, caracterizando um certo grau de aspereza que, ainda,

impossibilita definir essa argamassa como trabalhável para uma condição normal de

aplicação. As imagens apontam, claramente, a necessidade da presença de partículas em

dimensões menores, introduzidas na estrutura interna da argamassa, capazes de exercer um

papel intermediário entre cada partícula do agregado e o teor de pasta presente na

argamassa.

Na Série AG2 (Figura 4.9), o agregado utilizado é uma composição das faixas entre as

dimensões de 1,2 - 0,6 mm e 0,6 - 0,3 mm (50% de cada agregado na composição do

volume total de agregado). Nesse caso, a estrutura interna apresenta certa semelhança com

a configuração identificada na composição anterior (AG1). Entretanto, percebe-se que a

característica de elevada aspereza presente no agregado AG1 (Figura 4.8) não são tão

pronunciadas nas argamassas com o agregado AG2. Ao mesclar as faixas de agregados na

formação do agregado AG2, parte dos problemas de textura áspera da série AG1 foram

minimizados, podendo ser perfeitamente resolvidos pela introdução de certos teores de cal

na composição da argamassa (conforme apresenta a Figura 4.9).

Para as demais Séries AG3, AG4, e AG5, a simples presença de agregados, com partículas

inferiores a 0,3 mm, já muda nitidamente o panorama das argamassas descrito pelas

imagens (Figuras 4.10, 4.11 e 4.12). Em geral, percebe-se que a fração inferior a 0,3 mm

está desempenhando um papel intermediário no preenchimento dos vazios entre os

agregados maiores, favorecendo uma maior interação entre as partículas do agregado e o

teor de pasta presente na mistura. Para as argamassas com agregados AG3 e AG4 (Figura

4.11 e 4.12), observa-se que uma relação Aglomerante/Agregado igual 16,5% é suficiente

para fornecer um teor de pasta capaz de atuar como elemento de conexão entre as

partículas de agregado. Na argamassa com agregado AG5, devido a um maior teor de

133

partículas inferiores a 0,3 mm, a conexão descrita, anteriormente, começa ser identificada

já a partir do teor igual a 5,5%.

A comparação, entre os diferentes tipos de argamassa, é facilitada mais ainda a partir da

Figura 4.13. Estas apresentam as argamassas compostas a partir de cada agregado utilizado

na mistura (AG1, AG2, AG3, AG4 e AG5), com uma relação Aglomerante/Agregado igual

a 16,5%. Comparando as imagens, observa-se, gradativamente, o efeito de conexão entre

as partículas maiores de agregado, que é favorecido ao se adicionar agregados com

dimensões menores que 0,3 mm, para um mesmo teor de pasta.

134

Argamassa Antes do ensaio de retenção Depois do ensaio de retenção

AG1-5,5

AG1-16,5

AG1-27,5

Figura 4.8- Argamassas antes e depois do ensaio de perda de água sob sucção – Série AG1

1 mm

135


AG2-5,5

AG2-16,5

AG2-27,5

Figura 4.9- Argamassas antes e depois do ensaio de perda de água sob sucção – Série AG2

1 mm

136


AG3-5,5

AG3-16,5

AG3-27,5

Figura 4.10- Argamassas antes e depois do ensaio de perda de água sob sucção – Série

AG3

1 mm

137


AG4-5,5

AG4-16,5

AG4-27,5


AG4

1 mm

138


AG5-5,5

AG5-16,5

AG5-27,5


AG5

1 mm

139

AG1-16,5 AG2-16,5 AG3-16,5

AG4-16,5

AG5-16,5

Figura 4.13- Comparação entre as séries considerando uma relação Aglomerante/Agregado = 16,5% - Condição logo depois do ensaio de perda de água

1 mm

140

4.5- PROJETO EXPERIMENTAL V – AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE

CISALHAMENTO DIRETO

Os resultados de cisalhamento direto estão apresentados nas Figuras 4.14, 4.15, 4.16, 4.17

e 4.18, considerando cada relação Aglomerante/Agregado especificada no projeto

experimental (relações Aglomerante/Agregado iguais 5,5%, 16,5% e 27,5%). Cabe lembrar

que os resultados individuais de tensão de cisalhamento, das séries estudadas, estão

representados em função do deslocamento horizontal, para as tensões normais adotadas no

plano de cargas, conforme foi relatado no procedimento de ensaio.

Nos casos analisados, observa-se que o comportamento obtido, em cada série, é muito

característico do ensaio de cisalhamento direto, destacando-se:

• o aumento da tensão de cisalhamento em função do aumento da tensão normal

atuante na amostra;

• o aumento gradativo da tensão de cisalhamento à medida que a amostra de

argamassa vai sendo cisalhada a uma taxa de cisalhamento constante; e

• um ponto de máxima de tensão de cisalhamento, a partir do qual essa tensão não

sofre grandes variações, podendo reduzir um pouco ou permanecer constante em

torno de um valor residual (tensão residual).

Cabe lembrar que os valores máximos de tensão de cisalhamento, em cada tensão normal,

são aqueles utilizados na determinação dos parâmetros de coesão e ângulo de atrito interno.

Essas tensões com seus respectivos valores de deslocamento horizontal estão destacados

em cada gráfico ilustrado a partir de um círculo vermelho. Em resumo, cada valor obtido é

apresentado na Tabela 4.3.

141

0102030405060708090

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Deslocamento Horizontal (mm)

Tens

ão C

isalh

ante

(kPa

)

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa a) Relação Aglomerante/Agregado 5,5 %

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa b) – Relação Aglomerante/Agregado 16,5 %

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa

c) – Relação Aglomerante/Agregado 27,5 %

Figura 4.14- Resultado de cisalhamento direto da Série AG1

142

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)


0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

TN = 25kPa TN = 50kPa TN = 100kPa b) Relação Aglomerante/Agregado 16,5 %

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa c) Relação Aglomerante/Agregado 27,5 %


143

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)


0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa b) Relação Aglomerante/Agregado 16,5 %

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)



144

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isalh

ante

(kPa

)


0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa b) Relação Aglomerante/Agregado 16,5 %

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)



145

0102030405060708090

100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

Tensão Normal = 25kPa" Tensão Normal = 50kPa" Tensão Normal = 100kPa" b) Relação Aglomerante/Agregado 16,5 %

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

Tensão Normal = 25kPa" Tensão Normal = 50kPa" Tensão Normal = 100kPa"

c) Relação Aglomerante/Agregado 27,5 %


Analisando as curvas de cada série de argamassa utilizada no estudo, percebe-se que, na

relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5%, o acréscimo de tensão de cisalhamento é,

relativamente, maior que o acréscimo de tensão nas relações Aglomerante/Agregado iguais

146

a 16,5% e 27,5%. Esse fato pode ser observado graficamente a partir da inclinação de cada

curva considerada, onde nas relações Aglomerante/Agregado iguais a 5,5% as curvas são

mais inclinadas; do contrário, nas relações Aglomerante/Agregado iguais 16,5% e 27,5% o

ganho de tensão de cisalhamento é mais atenuado ao longo do deslocamento horizontal,

caracterizando uma inclinação menor para tais curvas. Esse comportamento é melhor

observado nos gráficos de tensões normais iguais a 50 e 100 kPa.

Os valores de deslocamento horizontal, correspondentes a cada tensão de cisalhamento

máximo (valores apresentados na Tabela 4.3), são um indicativo do comportamento

relatado anteriormente. Os valores demonstram que, na maioria dos casos, um aumento

gradativo, no teor de aglomerante tem como correspondência um aumento no valor do

deslocamento horizontal, correlativo à tensão máxima de cisalhamento. Essa constatação

pode indicar que a amostra se deforma mais, antes de atingir o ponto de cisalhamento

máximo.

As curvas de tensão de cisalhamento, em função da tensão normal necessárias para se

determinar os parâmetros de coesão e ângulo de atrito interno, estão apresentadas no

Apêndice G. Cada curva destaca, individualmente, as retas de ajuste necessárias à obtenção

dos valores de coesão e ângulo de atrito interno para as séries de argamassas estudadas

(considerando os agregados e os teores de aglomerante utilizados). Cabe lembrar, ainda,

que a coesão e o ângulo de atrito interno são obtidos, respectivamente, a partir do

coeficiente linear e do coeficiente angular da equação da reta utilizada no ajuste dos

pontos. As equações de ajuste, também, estão apresentadas nas curvas de cada série, em

ordem (de cima para baixo) com o teor de aglomerante na mistura.

Um resumo dos valores de coesão e ângulo de atrito interno é apresentado na Tabela 4.3,

juntamente com os valores de tensão normal e tensão de cisalhamento máximo.

147

Tabela 4.3- Resumo dos resultados de tensão de cisalhamento máxima (Tm) com seus respectivos valores de deformação horizontal (Dh) para cada série de argamassa

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa Série

TCm Dh TCm Dh TCm Dh Coesão (kPa)

Atrito (Grau)

AG1-5,5 19,48 1,88 41,10 3,70 71,08 4,24 4,5 34,0 AG1-16,5 20,63 3,09 34,30 3,95 64,95 4,99 5,3 30,7 AG1-27,5 24,91 4,06 45,73 4,17 69,95 5,24 12,7 30,2 AG2-5,5 20,98 2,44 40,08 4,02 70,87 3,88 5,6 33,3 AG2-16,5 22,87 3,61 34,85 3,05 65,95 3,97 7,3 30,2 AG2-27,5 25,15 4,81 34,30 3,95 64,48 5,15 10,1 28,2 AG3-5,5 23,17 3,09 33,64 3,07 69,39 3,16 5,3 32,2 AG3-16,5 22,46 3,34 35,50 3,68 64,59 3,88 7,9 29,4 AG3-27,5 24,96 4,06 39,40 3,61 65,35 4,69 12,0 28,2 AG4-5,5 20,77 3,34 34,86 3,63 63,76 3,97 6,3 29,9 AG4-16,5 25,14 3,79 36,51 3,04 64,89 3,81 11,0 28,2 AG4-27,5 29,17 4,97 38,46 4,34 65,18 4,88 15,8 26,0 AG5-5,5 20,45 3,79 35,26 4,78 65,21 4,06 6,0 30,84 AG5-16,5 23,28 3,81 40,35 4,06 61,80 4,31 12,5 26,63 AG5-27,5 28,46 6,05 39,23 4,97 60,20 6,39 18,0 22,91

Legenda: TN – Tensão normal em kPa. TCm – Tensão de cisalhamento máxima obtida no ensaio de cisalhamento direto em kPa. Dh – Deslocamento horizontal correspondente a tensão de cisalhamento máxima em mm

As Figuras 4.19 e 4.20 apresentam os resultados de coesão e ângulo de atrito interno

obtidos em cada série de argamassa, em função da relação Aglomerante/Agregado (5,5%,

16,5% e 27,5%).

Na Figura 4.19, percebe-se, claramente, que o teor de aglomerante presente na argamassa

exerce uma considerável influência no valor de coesão, apresentando uma correlação direta

com o aumento da relação Aglomerante/Agregado. As séries de argamassas com os

agregados AG1, AG2 e AG3 formam um grupo, que se destaca pelos menores valores de

coesão, enquanto as séries de argamassas com os agregados AG4 e AG5 caracterizam um

outro grupo onde se identificam os maiores valores de coesão. Cabe destacar, ainda, que a

argamassa, com o agregado AG5, é a mistura onde se obtiveram os maiores valores de

coesão, considerando todos os teores de aglomerante utilizados.

148

0,02,04,06,08,0

10,012,014,016,018,020,0

5,5 16,5 27,5


Coe

são

(kPa

)

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 Figura 4.19- Comportamento dos valores de coesão em função da relação


Os valores de ângulo de atrito interno (Figura 4.20) apresentam uma relação inversa com o

teor de aglomerante presente nas argamassas, ou seja, à medida que a relação

Aglomerante/Agregado aumenta na mistura se identifica uma importante redução nos

valores do ângulo de atrito interno. Assim como o comportamento observado nos gráficos

de coesão das séries (Figura 4.19), no caso das curvas de atrito interno, as argamassas

produzidas com os agregados AG1, AG2 e AG3 também caracterizam um primeiro grupo

onde se encontram os maiores valores de atrito interno. Num segundo grupo, formado

pelas argamassas constituídas com os agregados AG4 e AG5, encontram-se os menores

valores de atrito interno, tendo a série AG5 as argamassas com os menores valores.

20,022,024,026,028,030,032,034,036,0

5,5 16,5 27,5


Âng

ulo

de a

trito

inte

rno

(Gra

u)

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 Figura 4.20- Comportamento dos valores de atrito interno em função da relação


149

4.6- PROJETO EXPERIMENTAL VI – INFLUÊNCIA DO TEOR DE CIMENTO

NAS PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO

Neste item, estão apresentados os resultados obtidos no estudo das argamassas com

cimento na composição total do aglomerante. O cimento foi introduzido nas argamassas

substituindo 50% do volume da cal utilizada, anteriormente, na composição das

argamassas. Foi utilizado, neste estudo, apenas o agregado AG4, sendo considerados os

mesmos teores de água utilizados na avaliação das argamassas com 100% de cal na

composição do aglomerante. Como resultados, têm-se: os valores de penetração de cone,

tensão de escoamento, espalhamento, perda de água sob sucção, coesão e atrito interno.

Esses resultados estão apresentados na Figura 4.21. Cabe lembrar que o objetivo desse

estudo foi avaliar o modo como a substituição da cal por cimento na composição das

argamassas altera os resultados das avaliações realizadas, anteriormente, nas argamassas

com 100% de cal na composição.

Os resultados de penetração de cone estão apresentados nas Figura 4.21-a em função dos

teores de aglomerante presentes na composição das argamassas. As curvas tracejadas

indicam o comportamento das argamassas sem cimento na mistura (100% de cal), e as

curvas contínuas indicam o comportamento das argamassas com substituição, em volume,

de 50% da cal por cimento.

Comparando-se as duas séries (com e sem cimento), percebe-se que os valores de

penetração de cone, também, são bastante influenciados pelos teores de aglomerante

presentes na composição das argamassas. Entretanto, observa-se que os valores obtidos

não são demasiadamente diferenciados, identificando-se, inclusive, tendência de

comportamentos similares entre os dois tipos de argamassas considerados (com e sem

cimento). Quando o teor de aglomerante aumenta na composição, os valores de penetração

de cone tendem a aumentar, considerando um mesmo teor de água na composição das

argamassas. A tendência de aumento dos valores de penetração de cone aponta um valor de

máxima penetração em torno de 16,5% de relação Aglomerante/Agregado, decaindo, a

partir desse valor, à medida que se aumento o teor de aglomerante na composição.

150

0102030405060708090

5,5 16,5 27,5


Pene

traçã

o de

con

e (m

m)

água/agreg = 42% água/agreg = 48%água/agreg = 55% água/agreg = 62%

Série com cimentoSérie sem cimento

a) Penetração de cone

0,000,501,001,502,002,503,003,50

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

com

ento

(kPa

)

PC 45 PC 50 PC 55


b) Tensão de escoamento

0

50

100

150

200

250

300

350

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

PC 45 PC 50 PC 55


c) Espalhamento

0

5

10

15

20

25

30

35

40

5,5 16,5 27,5

Relação Aglomerante/Agregado

Perd

a de

águ

a (%

)

AG4C AG4


d) Perda de água

0,02,04,06,08,0

10,012,014,016,018,020,0

5,5 16,5 27,5


Coe

são

(kPa

)

AG4C AG4


e) Coesão

20,022,024,026,028,030,032,034,036,038,040,0

5,5 16,5 27,5


Âng

ulo

de a

trito

inte

rno

(Gra

u)

AG4C AG4


f) Ângulo de atrito interno Figura 4.21- Resultados obtidos no projeto experimental VI – Argamassas com cimento

No caso dos resultados fornecidos pelo método vane test, mesa de consistência e

cisalhamento direto, os valores de tensão de escoamento (Figura 4.21-b), espalhamento

(Figura 4.21-c) e coesão (Figura 4.21-e), também não sofreram grandes alterações nos

valores, sendo identificadas às mesmas tendências ao se compararem os resultados das

séries com e sem cimento na composição das argamassas.

Para os resultados de perda de água (Figura 4.21-d) e ângulo de atrito interno (Figura 4.21-

f) os valores identificados nas duas séries apontam para algumas diferenças quando os

teores de aglomerante são iguais a 5,5% e 16,5%. Quando a relação

Aglomerante/Agregado se aproxima de 27,5%, a diferença observada é minimizada.

151

Os resultados analisados permitem pensar que substituições de cal por cimento em até 50%

do volume total de aglomerante, não provocam alterações na tendência de comportamento,

nas propriedades das argamassas no estado fresco. Entretanto, estudos devem ainda ser

realizados com outros tipos de cimento, cal e distribuições granulométricas.

As argamassas, com cimento na composição, também foram avaliadas, visualmente,

utilizando uma lupa com aumento de 40 vezes. Cada argamassa está apresentada na Figura

4.22, em função de cada relação Aglomerante/Agregado, considerando as argamassas com

e sem cimento na composição do aglomerante total. Essa avaliação permitiu uma análise

mais minuciosa da estrutura interna de cada argamassa, visualizando a interação entre os

diferentes elementos constituintes das argamassas.

Uma análise visual das imagens permite observar que, mesmo substituídos 50% do volume

da cal por 50% de cimento, as características da pasta fornecem condição suficiente para

favorecer uma interconexão entre os grãos do agregado, principalmente, a partir de 16,5%

de relação Aglomerante/Agregado. Observa-se, ainda, que, praticamente, não há

diferenças, na estrutura interna de cada argamassa, com o teor de substituição avaliado.

152

Argamassa Sem cimento Com cimento

AG4-5,5

AG4-16,5

AG4-27,5

Figura 4.22- Comparação entre as argamassas das séries AG4 com e sem cimento na

composição total do aglomerante

1 mm

153

5- DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

5.1- COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS OBTIDOS PELOS MÉTODOS

UTILIZADOS

Este item contempla uma análise comparativa entre os resultados obtidos, nos diferentes

métodos de ensaio utilizados na pesquisa, destacando-se os ensaios de penetração de cone,

tensão de escoamento (método vane test), espalhamento (método da mesa de consistência),

coesão e ângulo de atrito interno (método de cisalhamento direto).

5.1.1- Comparação entre os resultados de penetração de cone e tensão de escoamento

A comparação dos resultados, obtidos a partir do ensaio de penetração de cone e vane test,

está apresentada na Figura 5.1. As curvas são representadas em termos da tensão de

escoamento em função do valor de penetração de cone, considerando as relações

Aglomerante/Agregado utilizadas no estudo, no caso 5,5%, 16,5% e 27,5% (Figura 5.1-a,

5.1-b e 5.1-c, respectivamente).

Em geral, percebe-se que a relação entre os valores de penetração de cone e tensão de

escoamento não são fortemente pronunciadas em todas as relações Aglomerante/Agregado.

Quando a relação Aglomerante/Agregado é de 5,5%, para uma penetração de cone de 45

mm, encontram-se valores de tensão de escoamento entre 1,23 e 5,40 kPa (diferença de

4,17 kPa). Esse intervalo é diminuído quando a penetração aumenta para 50 mm, passando

para um intervalo entre 0,68 e 2,05 kPa (diferença de 1,37 kPa). Quando a relação

Aglomerante/Agregado aumenta para 16,5% e 27,5%, a faixa de variação dos valores

diminui consideravelmente e os dois métodos passam a ter um grau de correlação

aparentemente maior. No caso da relação Aglomerante/Agregado igual a 27,5%, a faixa de

variação é entre 1,84 e 1,41 kPa para 45 mm de penetração de cone (diferença de 0,43 kPa)

e 1,31 e 0,85 kPa para 55 mm de penetração de cone (diferença de 0,46 kPa). Percebe-se

que, em uma faixa de penetração de cone relativamente estreitas como, por exemplo, entre

45 e 55 mm, os valores de tensão de escoamento podem apresentar variações

consideráveis, dependendo da argamassa que está sendo avaliada.

154

A análise indica que apesar da consistência ser fixada nos valores de penetração de cone de

45, 50 e 55 mm, o método vane test ainda está identificando variações significativas nos

valores de tensão de escoamento (maior sensibilidade), diferenças essas, que são atenuadas

aumentando o teor de aglomerante na composição das argamassas.

5,40

2,052,60

1,230,680,97

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

45 50 55

Penetração de cone (mm)

Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

Vagl/Vagr = 5,5%

a) Relação Aglomerante/Agregado = 5,5%

1,80 1,561,35

1,19 0,810,95

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

45 50 55


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

Vagl/Vagr = 16,5%

b) Relação Aglomerante/Agregado = 16,5%

1,31

0,85

1,841,63

1,411,24

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

45 50 55


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

Vagl/Vagr = 27,5% c) Relação Aglomerante/Agregado = 27,5%

Figura 5.1- Comparação entre os resultados de penetração de cone e tensão de escoamento

Tais diferenças podem ser justificadas devido às configurações dos dispositivos e dos

procedimentos de ensaio, utilizados na avaliação das argamassas, que podem estar

provocando alterações na sensibilidade dos métodos, destacando-se: a geometria dos

dispositivos, utilizados na análise, que provocam distribuições de tensões bem específicas

(método de penetração de cone => dispositivo em forma de cone; método vane test =>

palheta em cruz); a região avaliada por cada método (método de penetração de cone =>

região superior da amostra; método vane test => área distribuída na parte central da

amostra); a velocidade de realização do ensaio (método de penetração de cone => quase

imediatamente após a liberação do cone em queda livre, a uma taxa de cisalhamento

variada; método vane test => acréscimo de tensão lentamente em uma taxa de

cisalhamento constante, podendo durar entre 30 e 60 s).

155

A análise apresentada por BAUER et al. (2005), apontando uma possível correlação entre

os dois métodos (Figura 5.2), pode ser justificada devido ao fato de as argamassas

avaliadas (uma industrializada e outra mista de cimento e cal) apresentarem proporções

adequadas entre os materiais, minimizando as tensões de cisalhamento determinadas.

Nessas condições, os dois métodos apresentam uma correlação satisfatória.

1,7

0,61

0,9

0,54

0,82

1,45

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

20 35 50 65 80Penetração de cone (mm)

Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

AM AI

Figura 5.2- Relação entre os resultados de penetração de cone e tensão de escoamento (BAUER et al., 2005)

A identificação de argamassas, com certa carência de pasta na composição, que é

denunciada por um aumento nos valores de tensão de escoamento, favorece a utilização do

método vane test no estudo da consistência e na definição de relações

Aglomerante/Agregado adequadas.

Quanto ao método de penetração de cone, devido a sua simplicidade, pode ser utilizado

mais como ferramenta de controle da consistência das argamassas, uma vez definida tal

propriedade em estudos preliminares, conforme também recomenda CASCUDO et al.

(2005).

5.1.2- Comparação entre os resultados de penetração de cone e espalhamento

A comparação dos resultados, obtidos a partir do ensaio de penetração de cone e mesa de

consistência, está apresentada na Figura 5.3. As curvas são representadas em termos do

espalhamento em função do valor de penetração de cone, considerando as relações

Aglomerante/Agregado utilizadas no estudo, no caso 5,5%, 16,5% e 27,5% (Figura 5.3-a,

5.3-b e 5.3-c, respectivamente).

156

Observa-se que a relação entre os valores de penetração de cone e espalhamento também

não são fortemente pronunciadas em todas as relações Aglomerante/Agregado. Quando a

relação Aglomerante/Agregado é de 5,5%, para uma penetração de cone de 45 mm,

encontram-se valores de espalhamento entre 133 e 252 mm (diferença de 119 mm),

diferença, que é diminuída quando a penetração aumenta para 55 mm, passando para um

intervalo entre 209 e 280 mm (diferença de 71). Quando a relação Aglomerante/Agregado

aumenta para 16,5% e 27,5%, a faixa de variação dos valores diminui consideravelmente e

os dois métodos passam a ter um grau de correlação aparentemente maior. Na relação

Aglomerante/Agregado igual a 27,5% a faixa de variação é entre 217 e 255 mm para 45

mm de penetração de cone (diferença de 38 mm) e 244 e 275 mm para 55 mm de

penetração de cone (diferença de 31 mm).

Nos casos analisados, o método da mesa de consistência, também, está sendo sensível a

algum parâmetro, que está provocando alterações nos valores de espalhamento, mesmo

considerando valores de consistência predefinidos. Em uma faixa de penetração de cone,

relativamente estreita (no caso, entre 45 e 55 mm), os valores de espalhamento podem ser

consideráveis, dependendo da argamassa avaliada.

Nesse caso, as diferenças podem ser pronunciadas, também, devido às características

inerentes à configuração dos dispositivos e aos procedimentos de ensaios utilizados na

avaliação das argamassas. Para o ensaio de penetração de cone, os fatores são os mesmos

apontados no item anterior, sendo, no caso do ensaio da mesa de consistência, necessário

considerar a metodologia de ensaio (medida de espalhamento horizontal logo após a

aplicação de determinado número de golpes), a massa de material analisado, que pode

variar de amostra para amostra e durante o ensaio.

Todos os fatores que, de certa forma, dificultam ou favorecem o cisalhamento relativo

entre as camadas internas da argamassa, absorvendo ou transmitindo parte da energia

gerada durante a aplicação dos golpes na mesa, influenciam o valor de espalhamento

durante o ensaio de consistência. Talvez, esses sejam os principais motivos que apontam

para a dificuldade de espalhamento em argamassa com deficiência de pasta entre as

partículas de agregados ou com excesso de ar incorporado na composição das argamassas.

Este último comportamento foi identificado por CAVANI et al. (1997), CALHAU (2000);

ALVES (2002), SOUSA e BAUER (2003) e BAUER et al (2005).

157

209

133

190

261252 280

100

150

200

250

300

350

45 50 55


Espa

lham

ento

(mm

)

Vagl/Vagr = 5,5%

a) Relação Aglomerante/Agregado = 5,5%

246235224

288 300275

100

150

200

250

300

350

45 50 55


Espa

lham

ento

(mm

)

Vagl/Vagr = 16,5%

b) Relação Aglomerante/Agregado = 16,5%

217 244227

275268255

100

150

200

250

300

350

45 50 55


Espa

lham

ento

(mm

)

Vagl/Vagr = 27,5% c) Relação Aglomerante/Agregado = 27,5%

Figura 5.3- Comparação entre os resultados de penetração de cone e espalhamento

Os fatores, que apontam para as dificuldades de correlacionar os valores de espalhamento

com a consistência das argamassas, são vários, conforme já foi discutido. Entretanto, o

método torna-se interessante durante uma avaliação qualitativa da estabilidade das

argamassas, no decorrer do ensaio (aplicação dos golpes na mesa). É possível observar, por

exemplo, se a argamassa tem determinada tendência à segregação, exsudação e até uma

deficiência de pasta. O método, ainda, pode ser utilizado como ferramenta de controle da

consistência, em argamassas previamente dosadas, porém, nessa condição, o método de

penetração de cone oferece maiores vantagens devido à simplicidade de operação,

permitindo inclusive avaliações em obra.

5.1.3- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e espalhamento

As comparações entre os resultados de tensão de escoamento e espalhamento estão

apresentadas na Figura 5.4, em função das relações Aglomerante/Agregado, considerando

cada agregado utilizado na pesquisa. Uma comparação geral, envolvendo todos os

resultados, está apresentada na Figura 5.4.

158

As curvas demonstram certo grau de simetria entre os diferentes resultados de tensão de

escoamento e de espalhamento em função da relação Aglomerante/Agregado. Numa

análise geral, percebe-se, ainda, que os valores analisados são inversamente proporcionais.

As características específicas de cada argamassa apontam para comportamentos bem

particulares para cada composição, fato que dificulta, de certa forma, o estabelecimento

direto de uma correlação entre os dois parâmetros avaliados. Entretanto, é possível

identificar grupos com comportamentos aparentemente similares.

O comportamento das composições com agregado AG1, AG2 e AG3 são similares,

apresentando as mesmas tendências. Essas composições podem ser colocadas em um

mesmo grupo com particularidades, que os diferenciam, de um segundo grupo formado

pelas composições AG4, AG5 e AG4C, que também apresentam tendências similares.

Na Figura 5.5, uma análise direta da correlação, entre os resultados de tensão de

escoamento e espalhamento, é favorecida. Nessa, observa-se que os valores obtidos no

estudo caracterizam uma tendência de comportamento que aponta para um elevado grau de

correlação entre os resultados. Esse fato indica que os valores fornecidos pelos dois

métodos de ensaio, no caso das argamassas avaliadas, aparentemente, estão sendo

influenciados pelos mesmos parâmetros, que caracterizam as argamassas. Entretanto, entre

os valores de espalhamento de 200 mm e 300 mm, existe uma concentração de pontos em

uma faixa com amplitude de aproximadamente 0,70 kPa21, valor que aponta para algumas

diferenças entre os valores fornecidos pelos dois medos de ensaio. Os resultados devem,

ainda, ser analisados com cautela, quando, na composição das argamassas, existirem

consideráveis teores de ar incorporado, onde as diferenças podem ser mais pronunciadas

(ALVES, 2002; SOUSA e BAUER, 2003; BAUER et al 2005).

No caso analisado, a correlação é favorecida devido ao grande intervalo de valores

observados (variando aproximadamente entre 0,68 e 5,4 kPa de tensão de escoamento e

entre 133 e 300 mm de espalhamento). Talvez, caso a faixa de valores do ensaio de

penetração de cone fosse ampliada, a correlação com os métodos vane test e mesa de

consistência também fosse visível.

21 A faixa analisada está indicada na Figura 5.5 a partir de linhas tracejadas que foram traçadas paralelas à curva de tendência dos pontos. Os valores destacados na curva, com um círculo em volta, indicam os limites da faixa considerada.

159

1,631,56

2,60

227235

190

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kP

a)

0

50

100

150

200

250

300

Esp

alha

men

to (m

m)

Vane Flow

a) Série AG1

1,82

0,75

1,24

213

288243

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kP

a)

0

50

100

150

200

250

300

Esp

alha

men

to (m

m)

Vane Flow

b) Série AG2

1,472,18

1,4

250221 260

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kP

a)

0

50

100

150

200

250

300

Esp

alha

men

to (m

m)

Vane Flow

c) Série AG3

1,25

0,990,97

265256

261

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kP

a)

0

50

100

150

200

250

300

Esp

alha

men

to (m

m)

Vane Flow

d) Série AG4

1,250,990,97

253260261

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kP

a)

0

50

100

150

200

250

300

Esp

alha

men

to (m

m)

Vane Flow

e) Série AG5

1,10 0,95 1,25

268273260

0,000,501,001,502,002,503,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

050100150200250300

Espa

lham

ento

Vane Flow

f) Série AG4C Figura 5.4- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e espalhamento, para

cada série estudada

R2 = 0,8213

0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,005,506,00

100 150 200 250 300 350

Espalhamento (mm)

Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

) 5,40

2,56

1,33

0,68

1,82

Figura 5.5- Correlação entre os resultados de tensão de escoamento e espalhamento

160

5.1.4- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento com os resultados de


A comparação entre os resultados de tensão de escoamento, coesão e ângulo de atrito

interno estão apresentadas nas Figura 5.6 e Figura 5.7, respectivamente.

Observa-se, na Figura 5.6, que a tendência dos resultados de coesão é aumentar

sensivelmente quando o teor de aglomerante na mistura também aumenta. Contrariando a

tendência descrita, os valores do ângulo de atrito (Figura 5.6), apresentam uma correlação

inversa, diminuindo com o aumento do teor de aglomerante. Quando os valores de tensão

de escoamento são analisados, o comportamento identificado é particular a alguns grupos

de argamassas. Por exemplo, para a série com os agregados AG1, AG2 e AG3, os valores

iniciais de tensão de escoamento (correspondentes a uma relação Aglomerante/Agregado

igual a 5,5%) tendem a serem reduzidos com o aumento do teor de aglomerante na mistura

(ao aumentar a relação Aglomerante/Agregado para 16,5%). Com um novo aumento nessa

relação (agora para uma relação Aglomerante/Agregado igual a 27,5%), identifica-se uma

moderada tendência de aumento nos valores de tensão de escoamento. No primeiro trecho,

fica caracterizado um comportamento similar ao obtido nos valores do ângulo de atrito

interno (inverso com a relação Aglomerante/Agregado) e, no segundo trecho, um

comportamento mais parecido com o descrito para os valores de coesão (direto com a

relação Aglomerante/Agregado). Quanto às séries com agregados AG4 e AG5, nos teores

analisados, observa-se uma tendência direta de aumento dos valores de tensão de

escoamento, com o aumento no teor de aglomerante, comportamento similar ao obtido nos

valores de coesão.

161

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

Coe

são

(kPa

)

Tensão de escoamento Coesão a) Série AG1

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

Coe

são

(kPa

)

Tensão de escoamento Coesão b) Série AG2

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

Coe

são

(kPa

)

Tensão de escoamento Coesão c) Série AG3

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)0,0

2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

Coe

são

(kPa

)

Tensão de escoamento Coesão d) Série AG4

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

Coe

são

(kPa

)

Tensão de escoamento Coesão e) Série AG5

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

Coe

são

(kPa

)

Tensão de escoamento Coesão f) Série AG4C

Figura 5.6- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e coesão para cada série estudada

Aparentemente, nas composições com AG1, AG2 e AG3, os valores de tensão de

escoamento podem estar sendo influenciados, inicialmente, pelo atrito entre as partículas

de agregado, devido ao baixo teor de aglomerante, fato que é minimizado quando a relação

Aglomerante/Agregado aumenta para 16,5%. Próximo de 27,5% de relação

Aglomerante/Agregado, uma vez não sofrendo forte influência do atrito entre as partículas

do agregado, a tendência de aumento no valor de tensão de escoamento pode estar sendo

influenciada, agora, por um outro parâmetro, que mostra certa dependência com o teor de

aglomerante como, por exemplo, a coesão entre as partículas. No caso das argamassas com

os agregado AG4 e AG5, devido às dimensões das partículas presentes, bem como sua

162

distribuição granulométrica, os efeitos do atrito são minimizados, sendo favorecida uma

maior influência da coesão.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)

Tensão de escoamento Atrito

a) Série AG1

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)


b) Série AG2

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0A

trito

inte

rno

(Gra

u)


c) Série AG3

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)


d) Série AG4

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)


e) Série AG5

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

5,5 16,5 27,5


Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)


f) Série AG4C Figura 5.7- Comparação entre os resultados de tensão de escoamento e ângulo de atrito

interno para cada série estudada

A Figura 5.8 apresenta uma análise da correlação de todos os resultados de tensão de

escoamento em função da coesão e do ângulo de atrito interno. A análise permite

identificar que, no início, a tensão de escoamento diminui bruscamente com o aumento da

coesão, determinando um ponto de mínimo para uma coesão de aproximadamente 6,3 kPa,

a partir do qual a tensão de escoamento aumenta em menores proporções com o aumento

da coesão. No caso do atrito interno, identifica-se um comportamento inverso ao relatado

antes, sendo que, inicialmente, para valores de atrito interno relativamente menores, os

163

valores de tensão de escoamento também são menores, aumentando bruscamente à medida

que o ângulo de atrito interno tende a aumentar (aproximadamente acima de 30o).

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Coesão (kPa)

Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

a – Tensão de escoamento vs. coesão

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

20,0 25,0 30,0 35,0

Atrito interno (Grau)

Tens

ão d

e es

coam

ento

(kPa

)

b – Tensão de escoamento vs. Atrito interno Figura 5.8- Correlação entre os resultados de tensão de escoamento com os resultados de


Em resumo, a análise da Figura 5.8 confirma as tendências observadas durante a análise

das Figuras 5.6 e 5.7, onde está claro que a tensão de escoamento determinada pelo método

vane test apresenta, em três momentos distintos, influências dos parâmetros atrito interno e

coesão. Considerando as argamassas avaliadas, têm-se:

• inicialmente, para baixos teores de aglomerante nas composições, as tensões

devido ao atrito interno prevalecem, provocando aumentos significativos nos

valores de tensão de escoamento (baixa coesão e elevado atrito interno);

• com o aumento do teor de aglomerante até certo limite, atinge-se um ponto

necessário de lubrificação entre as partículas de agregado, provocando redução no

atrito interno o que caracteriza um ponto de mínima tensão de escoamento

(equilíbrio entre coesão e atrito interno);

• novos aumentos, no teor de aglomerante, começam a influenciar na coesão o que

determina novos aumentos nos valores de tensão de escoamento (elevada coesão e

baixo atrito interno).

5.1.5- Comparação entre os resultados de espalhamento, coesão e ângulo de atrito

interno

Complementando a análise, as Figuras 5.9 e 5.10 apresentam uma comparação entre os

resultados de espalhamento, coesão e ângulo de atrito interno. As mesmas observações

feitas anteriormente para descrever o comportamento da tensão de escoamento, em função

dos valores de coesão e atrito interno, também são válidas neste item.

164

0

50

100

150

200

250

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,02,55,07,510,012,515,017,520,0

Coe

são

(kPa

)

Espalhamento Coesão

a) Série AG1

0

50

100

150

200

250

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,02,55,07,510,012,515,017,520,0

Coe

são

(kPa

)


b) Série AG2

0

50

100

150

200

250

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,02,55,07,510,012,515,017,520,0

Coe

são

(kPa

)


c) Série AG3

0

50

100

150

200

250

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)0,02,55,07,510,012,515,017,520,0

Coe

são

(kPa

)


d) Série AG4

0

50

100

150

200

250

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,02,55,07,510,012,515,017,520,0

Coe

são

(kPa

)


e) Série AG5

0

50

100

150

200

250

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,02,55,07,510,012,515,017,520,0

Coe

são

(kPa

)


f) Série AG4C Figura 5.9- Comparação entre os resultados de espalhamento e coesão para cada série

estudada

165

150

175

200

225

250

275

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)

Espalhamento Atrito

a) Série AG1

150

175

200

225

250

275

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)

Espalhamento Atrito

b) Série AG2

150

175

200

225

250

275

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)

Espalhamento Atrito

c) Série AG3

150

175

200

225

250

275

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)

Espalhamento Atrito

d) Série AG4

150

175

200

225

250

275

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)

Espalhamento Atrito

e) Série AG5

150

175

200

225

250

275

300

5,5 16,5 27,5


Espa

lham

ento

(mm

)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Atri

to in

tern

o (G

rau)

Espalhamento Atrito

f) Série AG4C Figura 5.10- Comparação entre os resultados de espalhamento e ângulo de atrito interno

para cada série estudada Para os valores de espalhamento, o comportamento identificado apresenta trechos, que

exibem tendências de aumento do espalhamento com o aumento da relação

Aglomerante/Agregado (entre 5,5% e 16,5%) – similar ao ângulo de atrito interno, e

trechos onde se identifica certa tendência de redução dos valores de espalhamento com o

aumento da relação Aglomerante/Agregado (no caso entre 16,5% e 27,5%) – similar à

coesão. Entretanto, nas séries com agregado AG4 e GA5, esses trechos não são bem

definidos como nos demais, obtendo-se valores de espalhamento muito próximos, apenas,

com uma leve tendência de caimento como o aumento do teor de aglomerante na mistura –

similar à coesão.

166

No caso dos resultados da mesa de consistência, percebe-se que os valores de

espalhamento também estão sendo influenciados por ambos os parâmetros coesão e atrito

interno. Cabe destacar, ainda, que o aumento do espalhamento, inicialmente identificado,

pode ser justificado devido ao fato de o ângulo de atrito estar sendo reduzido com o

aumento do teor de aglomerante (favorecimento do fluxo relativo entre as partículas de

agregado), aumento que, indiretamente, resulta em maiores valores de coesão. Os maiores

valores de coesão podem provocar, ainda, reduções nos valores de espalhamento, como

observado individualmente nas composições AG1, AG2, AG3. O comportamento de

redução do espalhamento com o aumento do teor de aglomerante na mistura, também foi

relatado por SELMO (1989), sendo neste caso associado ao aumento de plasticidade da

argamassa.

A Figura 5.11 apresenta uma comparação entre todos os resultados de espalhamento em

função da coesão e do ângulo de atrito interno. A análise permite identificar que, no início,

o espalhamento aumenta ligeiramente com o aumento da coesão. Para uma coesão próxima

de 6,3 kPa, a relação torna-se, praticamente, constante. No caso do atrito interno,

identifica-se um comportamento inverso ao que antes foi relatado, sendo, inicialmente,

identificado um trecho constante sem grandes alterações, reduzindo ligeiramente os valores

de espalhamento quando o ângulo de atrito atinge valores acima de aproximadamente 30o.

150

170

190

210

230

250

270

290

310

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Coesão (kPa)

Espa

lham

ento

(mm

)

a – Espalhamento vs. coesão

150

170

190

210

230

250

270

290

310

20,0 25,0 30,0 35,0

Atrito interno (Grau)

Espa

lham

ento

(mm

)

b – Espalhamento vs. coesão Figura 5.11- Correlação entre os resultados de espalhamento com os resultados de coesão e

ângulo de atrito interno

167

5.2- ANÁLISE DAS CONDIÇÕES DE TRABALHABILIDADE COM BASE NOS

RESULTADOS FORNECIDOS PELOS DIFERENTES MÉTODOS DE ENSAIO

As argamassas foram, ainda, caracterizadas visualmente ao longo do estudo, sendo

descritas conforme as propriedades apresentadas na Tabela 5.1. Na avaliação, cada

argamassa recebeu uma denominação correspondente à propriedade avaliada (por exemplo,

com plasticidade – CP ou sem plasticidade SP). Os resultados são apresentados

individualmente nas Tabelas 5.2, para cada agregado, em função da relação

Aglomerante/Agregado. Essa descrição teve como principal objetivo informar como cada

argamassa se apresentava durante o desenvolvimento do estudo. Para facilitar, ainda, a

interpretação, foi atribuído a cada propriedade avaliada, um peso correspondente a 0 ou 25,

caso atendesse ou não uma classificação de argamassa com consistência adequada, com

plasticidade, sem exsudação e sem aspereza (Tabela 5.1).

Tabela 5.1- Propriedades empíricas avaliadas durante o estudo das argamassas

Consistência Plasticidade Aspereza Exsudação Consistência seca

- CS – Peso = 0

Com Plasticidade - CP –

Peso = 25

Com aspereza - CA –

Peso = 0

Com exsudação - CE –

Peso = 0 Consistência adequada

- C – Peso = 25

Consistência fluida - CF –

Peso = 0

Sem Plasticidade - SP –

Peso = 0

Sem aspereza - SA –

Peso = 25

Sem exsudação - SE –

Peso = 25

É claro que uma condição de trabalhabilidade tem um conceito bem mais amplo

(dependendo de parâmetros internos e externos como já foi discutido anteriormente), não

sendo suficiente caracterizar propriedades como plasticidade, consistência, exsudação e

aspereza. Entretanto, é óbvio que tais propriedades exercem considerável influência na

definição de uma condição de trabalhabilidade, principalmente, durante procedimentos

corriqueiros de dosagem, onde uma avaliação qualitativa da argamassa é essencial.

Os valores apresentados na Tabela 5.2 correspondem apenas àqueles obtidos nos projetos

experimentais (II, III, IV, V, VI) com uma consistência avaliada pelo método de

penetração de cone igual a 50 mm. Esse critério foi utilizado devido ao fato de alguns

projetos experimentais (no caso o projeto experimental IV e V) não apresentarem estudos

com os outros valores de consistência considerados (45 e 55 mm). Os valores de relação

168

Aglomerante/Agregado obtidos no estudo de dosagem, considerando cada agregado,

também estão disponibilizados na referida tabela.

Como premissa, foi considerado, ainda, que todas as argamassas apresentavam

consistência adequada, fixada em 50 mm de penetração de cone.

Tabela 5.2- Avaliação empírica das argamassas estudas nos projetos experimentais Série Consistência Plasticidade Aspereza Exsudação Soma dos

Pesos AG1-5,5 CA 25 SP 0 CA 0 CE 0 25 AG1-16,5 CA 25 SP 0 CA 0 SE 25 50 AG1-27,5 CA 25 CP 25 CA 0 SE 25 75

Valor de relação Aglomerante/Agregado obtido no Estudo Piloto com o agregado AG 1 = 26,8% AG2-5,5 CA 25 SP 0 CA 0 CE 0 25 AG2-16,5 CA 25 SP 0 CA 0 SE 25 50 AG2-27,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100

Valor de relação Aglomerante/Agregado obtido no Estudo Piloto com o agregado AG 2 = 17,6% AG3-5,5 CA 25 SP 0 CA 0 CE 0 25 AG3-16,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100 AG3-27,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100

Valor de relação Aglomerante/Agregado obtido no Estudo Piloto com o agregado AG 3 = 16,7% AG4-5,5 CA 25 SP 0 CA 0 CE 0 25 AG4-16,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100 AG4-27,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100

Valor de relação Aglomerante/Agregado obtido no Estudo Piloto com o agregado AG 4 = 13,0% AG5-5,5 CA 25 SP 0 SA 25 CE 0 50 AG5-16,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100 AG5-27,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100

Valor de relação Aglomerante/Agregado obtido no Estudo Piloto com o agregado AG 5 = 11,0% AG4C-5,5 CA 25 SP 0 CA 0 CE 0 25

AG4C-16,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100 AG4C-27,5 CA 25 CP 25 SA 25 SE 25 100

Pelos critérios adotados, percebe-se que as argamassas, com agregado AG1, não

receberam, para todos os teores de aglomerante, uma avaliação com a soma total dos pesos

igual a 100, sendo a aspereza apontada como principal causa, uma vez que tal propriedade

está presente em todas as avaliações. Esse comportamento também foi verificado durante o

estudo de dosagem, onde, segundo relatos dos avaliadores, a mesma, apesar dos elevados

teores de cal utilizados, ainda se apresentava áspera. A Figura 5.12 mostra esse

comportamento.

Para as argamassas produzidas com os demais agregados o comportamento identificado

foi, visualmente, bem próximo da argamassa apresentada na Figura 5.13. Essa figura

169

retrata o aspecto da argamassa com agregado AG4, com relação Aglomerante/Agregado

igual 27,5%, mesmo teor de cal utilizado na argamassa apresentada na Figura 5.12.



Figura 5.13- Aspecto da argamassa com agregado AG4 com 27,5% de relação Aglomerante/Agregado

170

Baseado nos critérios adotados para caracterizar as argamassas, procurou-se estabelecer

uma escala capaz de definir, inicialmente, uma determinada condição de trabalhabilidade

(em termos das propriedades consistência, plasticidade, aspereza e exsudação). Essa escala

foi definida a partir da soma dos pesos obtidos em cada argamassa, variando-se o teor de

cal na composição. Em resumo, a Figura 5.14 ilustra o comportamento desses pesos em

função do teor de cal.

Percebe-se que as curvas apontam comportamentos bem diferenciados dependendo do

agregado utilizado na composição da argamassa, cabendo destacar:

1. argamassas onde necessitam de teores de cal bem maiores para atingir uma

determinado condição de trabalhabilidade (séries com agregados AG1 e AG2);

2. argamassas que atendem a uma condição de trabalhabilidade com teores de cal

relativamente baixos (séries com agregados AG3, AG4 e AG5);

3. argamassas onde, uma vez atingida uma condição de trabalhabilidade, não se

identificam grandes alterações visuais nessa condição, mesmo provocando novos

aumentos no teor de cal (séries com agregados AG3, AG4 e AG5); e

4. argamassas onde o teor de finos presentes na composição do agregado é suficiente

para favorecer determinadas propriedades no estado fresco, como, por exemplo, a

plasticidade (séries com agregado AG5).

0

20

40

60

80

100

120

5,5 16,5 27,5

Relação Cal/Agregado (%)

Índi

ce q

ualit

ativ

o de

tra

balh

abili

dade

AG1 AG2 AG3 e AG4 AG5 Figura 5.14- Comportamento da trabalhabilidade em função do teor de cal

Pode-se afirmar que, caso fosse possível medir a trabalhabilidade a partir de uma escala

bem definida, tal propriedade teria um comportamento em função do teor de cal, conforme

descreve a Figura 5.15, sendo:

171

1. um primeiro trecho (baixos teores de cal) onde a argamassa teria suas propriedades

no estado fresco ainda pouco influenciadas diante de uma condição específica

imposta principalmente pelas características do agregado (distribuição

granulométrica, dimensão máxima, teor de finos, dentre outros);

2. um segundo trecho onde a argamassa teria suas propriedades no estado fresco

sensivelmente influenciadas por qualquer alteração no teor de cal, sendo

identificado uma argamassa com plasticidade, sem exsudação, sem aspereza, com

adesão, etc; e

3. um terceiro trecho, além do qual tais propriedades não sofrem considerável

influência com a variação do teor de cal, podendo até influenciar negativamente na

trabalhabilidade da mesma, caso venha a atrapalhar durante a etapa de aplicação.

Teor de cal

Trab

alha

b ilid

ade

Trecho 1

Trecho 2

Trecho 3

Figura 5.15- Comportamento da trabalhabilidade em função do teor de cal – modelo

proposto

Na discussão apresentada, pode-se considerar um certo teor de cimento, substituindo parte

do volume de cal utilizado. Isso porque os resultados analisados no Projeto Experimental

VI apontam que substituições de cal por cimento em até 50% do volume total de

aglomerante não provocam alterações perceptíveis nas propriedades das argamassas no

estado fresco. Essa condição torna-se interessante durante um procedimento usual de

dosagem de argamassas mistas, onde o estudo das propriedades no estado fresco poderia

ser tratado apenas considerando três materiais, no caso a cal, o agregado e a água. Na

seqüência, o cimento seria introduzido na quantidade suficiente (substituindo parte do

volume de cal necessário), apenas para atingir determinadas propriedades no estado

endurecido como, por exemplo, resistência de aderência. Entretanto, tal afirmação não

deve ser generalizada uma vez que apenas um tipo de cimento e cal está sendo avaliado e,

172

em determinadas situações, a cal pode ser aditivada, tendo suas propriedades

potencializadas.

Os teores de cal em excesso, na composição das argamassas, ainda, devem ser avaliados,

uma vez que podem prejudicar as propriedades das argamassas de revestimento no estado

endurecido, principalmente, causando o aparecimento de fissuras no revestimento.

A Tabela 5.3, em outra análise, compara os valores obtidos nos diferentes métodos de

ensaio com a classificação qualitativa apontada anteriormente (Tabela 5.2). Os resultados

individuais obtidos, em cada método de ensaio, estão classificados a partir da soma dos

pesos, na Tabela 5.4 (soma dos pesos considerados 25, 50 e 100). Nessa classificação, o

valor correspondente à soma dos pesos igual a 75 na série AG1 foi incorporado aos valores

com soma dos pesos igual a 100. O objetivo dessa análise é identificar, por meio dos

parâmetros, condições que levem a definir uma argamassa como trabalhável.

Tabela 5.3- Comparação entre os resultados obtidos nos projetos experimentais Série Soma dos

pesos PC (mm) TE (kPa) ES (mm) Pag (%) Coesão (kPa) Atrito (o)

AG1-5,5 25 50 2,60 190 38 4,5 34,0 AG1-16,5 50 50 1,56 235 13 5,3 30,7 AG1-27,5 75 50 1,63 227 8 12,7 30,2 AG2-5,5 25 50 1,82 213 35 5,6 33,3

AG2-16,5 50 50 1,14 288 15 7,3 30,2 AG2-27,5 100 50 1,24 243 10 10,1 28,2 AG3-5,5 25 50 2,18 221 28 5,3 32,2

AG3-16,5 100 50 1,40 260 14 7,9 29,4 AG3-27,5 100 50 1,47 250 9 12,0 28,2 AG4-5,5 25 50 0,97 261 24 6,3 29,9

AG4-16,5 100 50 0,99 265 13 11,0 28,2 AG4-27,5 100 50 1,25 256 9 15,8 26,0 AG5-5,5 50 50 0,97 261 24 6,0 30,8 AG5-16,5 100 50 0,99 260 10 12,5 26,6 AG5-27,5 100 50 1,40 253 6 18,0 22,9 AG4C-5,5 25 50 1,10 260 29 5,4 31,9

AG4C-16,5 100 50 0,95 273 15 10,8 29,5 AG4C-27,5 100 50 1,25 268 10 16,4 25,4

PC – Valor de penetração de cone TE - Tensão de escoamento obtido pelo método vane test em kPa ES – Valor de espalhamento obtido na mesa de consistência em mm Pag – Perda de água sob sucção em %

No caso do ensaio de penetração de cone, apesar de não ser tratado na Tabela 5.4, por

questões metodológicas (já que foram assumidos os valores de 45, 50 e 55 mm como

173

predefinições iniciais de cada projeto experimental), os resultados obtidos no estudo

permitem indicar que faixas de valores entre 45 e 55 mm são condizentes com

consistências usuais de argamassas mistas trabalháveis (conforme foram apresentados na

revisão bibliográfica).

Tabela 5.4- Resumo dos parâmetros medidos pelos métodos de ensaio

Soma dos pesos = 100 Soma dos pesos = 50 Soma dos pesos = 25 Propriedade Média Mínimo Máximo Média Mínimo Máximo Média Mínimo Máximo

TE (kPa) 1,26 0,95 1,63 1,22 0,97 1,56 1,73 0,97 2,60 ES (mm) 256 227 273 261 235 288 229 190 261 Pag (%) 10 6 15 17 13 24 31 24 38

Coesão (kPa) 12,7 7,9 18,0 6,2 5,3 7,3 5,4 4,5 6,3 Atrito (o) 27,5 22,9 30,2 30,6 30,2 30,8 32,3 29,9 34,0

TE - Tensão de escoamento obtido pelo método vane test em kPa ES – Valor de espalhamento obtido na mesa de consistência em mm Pag – Perda de água sob sucção em %

Pela Tabela 5.4, percebe-se que parâmetros, como tensão de escoamento e espalhamento,

apresentam uma faixa de valores, mínimos e máximos, muito ampla, considerando todos

os pesos (25, 50 e 100). Isso mostra que a análise isolada desses parâmetros é insuficiente

para caracterizar uma condição de trabalhabilidade. Esse comportamento pode ser

justificado pelo fato de a consistência das argamassas ter sido fixada durante o

desenvolvimento do estudo (penetração de cone de 50 mm), condição que pode, de certa

forma, limitar a faixa de valores obtidos pelos referidos métodos durante a avaliação da

consistência. Entretanto, valores de tensão de escoamento em torno de 1,25 kPa e valores

de espalhamento em torno de 260 mm, aparentemente, são bem razoáveis, refletindo em

faixas de valores usuais no estudo de argamassas mistas de cimento e cal. É evidente que

outras condições, também importantes para a trabalhabilidade, devem ser ainda avaliadas

como, por exemplo, a massa específica da argamassa, a espessura do revestimento, as

características da base, o tipo de aplicação e transporte, dentre outros. Esses parâmetros,

em determinados momentos, podem implicar na necessidade de redução ou no aumento da

tensão de escoamento para uma determinada trabalhabilidade (conforme análise feita no

item 2.3.2.6, baseada nas referências: NAVARRO (1997) e DE LARRARD (1999)). No

caso do método vane test, essa abordagem pode justificar as diferenças nos valores de

tensão de escoamento encontrados por ALVES (2002), avaliando argamassas com aditivos

incorporadores de ar (entre 0,71 e 0,81 kPa), por SANTOS (2003), avaliando argamassas

para projeção (no mínimo 0,42), e por PAES (2004), avaliando argamassas mistas de

cimento e cal (entre 1,19 e 1,70 kPa).

174

Para o ensaio de perda de água por sucção, que tinha como objetivo principal avaliar o

potencial de exsudação de cada argamassa, este se mostrou bastante sensível às mudanças

nos teores de aglomerante, sendo possível classificar bem cada faixa (peso = 100 => faixa

entre 6 e 15; peso = 50 => faixa entre 13 e 24; peso = 25 => faixa entre 24 e 38). Para as

argamassas, que receberam a menor classificação (soma dos pesos = 25), o valor de perda

de água é bem diferenciado dos valores obtidos nas argamassas com a maior classificação

(soma dos pesos = 100). Valores de perda de água sob sucção, abaixo de 15%, parecem ser

bem razoáveis. Deve-se destacar que uma condição de exsudação é, na maioria das vezes,

resolvida indiretamente, durante uma etapa de dosagem, uma vez que, inicialmente, busca-

se corrigir propriedades como, por exemplo, aspereza, coesão, plasticidade e consistência,

propriedades também dependentes do teor de aglomerante na mistura.

No caso dos resultados de ensaio de cisalhamento direto, apresentados na Tabela 5.4,

observa-se que as faixas de variações dos resultados de coesão e ângulo de atrito interno é

relativamente ampla (considerando soma dos pesos = 100 => coesão entre 7,9 - 18,0 kPa e

atrito interno entre 22,9o - 30,2o). Em algumas situações, percebe-se, claramente, que a

busca por se corrigir determinadas propriedades, aumentando o teor de aglomerante, causa

variações em outras, também influenciadas por tal parâmetro. No presente estudo, temos,

como exemplo, a argamassa com agregado AG1 que, ao se buscar corrigir o elevado grau

de aspereza (identificado no estudo de dosagem), aumentando o teor de cal na mistura,

tem-se como reflexo direto o aumento da coesão e redução do ângulo de atrito interno.

Estimar valores de referência para auxiliar em uma definição de trabalhabilidade, no caso

da coesão e do ângulo de atrito interno, ainda é cedo devido aos poucos estudos realizados,

porém valores acima de 8,0 kPa para a coesão e menores que 30o de atrito interno, parecem

razoáveis para se caracterizar uma argamassa no estado fresco. Indiretamente, esses

parâmetros podem influenciar qualitativamente em aspectos como aspereza e plasticidade,

respectivamente. Entretanto, os parâmetros não auxiliam numa avaliação da consistência,

uma vez que, durante o ensaio, a amostra de argamassa é submetida a uma condição de

carregamento (confinamento) que, de certa forma, altera suas condições iniciais (sem

carregamento), dificultando a avaliação de tal parâmetro. Nesse caso, é necessária, ainda,

uma avaliação da argamassa em condições sem carregamento (não confinada) como

determina os métodos da mesa de consistência, penetração de cone e vane test, sendo que o

método vane test oferece uma maior sensibilidade às variações nas propriedades das

argamassas no estado fresco.

175

5.3- ANÁLISE DOS PARÂMETROS DE MISTURA

A contribuição dos teores de aglomerante, nas propriedades no estado fresco das

argamassas (no caso, cimento e cal), pode se manifestar reologicamente nos diferentes

parâmetros que governam uma condição de fluxo. No caso dos resultados fornecidos pelos

métodos de penetração de cone, mesa de consistência, vane test e cisalhamento direto,

percebe-se que as tendências dos valores apresentados, em função do teor de aglomerante

na composição (considerando um mesmo teor de água), apontam para três estágios bem

característicos, conforme ilustra a Figura 5.16.

Caso A - Método vane testCaso B - Método de penetração de cone e mesa de consistência

Relação Aglomerante/Agregado em volume

Tens

ão d

e es

coa m

ento

Caso A

Espa

lham

ent o

/Pen

et. d

e co

ne

Caso B

Relação Aglomerante/Agregado em volume

Estágio I

Estágio II

Estágio IIIEstágio I

Estágio II

Estágio III

Figura 5.16- Modelo de relação entre os resultados fornecidos pelos métodos de penetração de cone, mesa de consistência e vane test

Onde se destacam:

Estágio I- teores reduzidos de aglomerantes favorecem o predomínio dos contatos de

alta fricção entre os agregados, resultando em dificuldades de cisalhamento (maiores

valores de tensão de escoamento), espalhamento (menores valores de espalhamento) e

penetração de cone (menores valores de penetração de cone);

Estágio II- à medida que se eleva o teor de aglomerante, esses contatos são

minimizados, caracterizando um efeito lubrificante entre as partículas de agregado, e as

argamassas passam a responder com menores valores de tensão de escoamento e

maiores valores de espalhamento e penetração de cone;

Estágio III- apesar da ausência de aglomerante dificultar a movimentação dos

agregados, conforme já foi apontado anteriormente, a presença em excesso (acima dos

valores que refletem em um ponto de máxima fluidez) pode até resultar em aumentos

176

na tensão de escoamento e em menores valores de espalhamento e penetração de cone

(aumento da coesão).

Os resultados obtidos no ensaio de cisalhamento direto auxiliam mais ainda na análise do

comportamento relatado anteriormente. Pelos valores de coesão e ângulo de atrito interno,

percebe-se que o Estágio I é caracterizado pelos maiores valores de atrito interno o que

demonstra aumentos significativos nos valores de tensão de escoamento. No Estagio III,

após o ponto de máxima fluidez verificado no estágio II, os aumentos, nos valores de

tensão de escoamento, correlacionam-se com os aumentos nos valores de coesão.

Tal discussão aponta para a existência de certo teor de aglomerante, que deve estar

presente na argamassa, para minimizar o atrito entre os grãos do agregado (conforme foi

relatado por FERRARIS et al., 1998 e OLIVEIRA et al. 2000), favorecendo, ainda, a

coesão entre as partículas (coesão da argamassa). É certo que esse teor é particular a cada

agregado, tendo forte dependência da distribuição granulométrica, dimensão máxima, teor

de finos, textura e forma dos grãos constituintes, que podem resultar em dificuldades ou

facilidades de movimentação relativa entre as partículas.

As fotografias das argamassas, logo após o ensaio de perda de água, também apontam para

o caminho das análises feitas, podendo até serem utilizadas para ilustrar os estágios

relatados, conforme mostram alguns exemplos selecionados na Figura 5.17.

Um parâmetro, que merece destaque, é o teor de finos presente, uma vez que esse pode

atuar como elemento de transição entre os grãos maiores do agregado e as partículas de

aglomerante, contribuindo no processo de lubrificação, exercendo, em parte, o papel das

partículas do aglomerante, conforme ilustra a Figura 5.18.

177

a) Estágio I

b) Estágio II

c) Estágio III

Figura 5.17- Ilustração da influência do teor de aglomerante nas propriedades das argamassas no estado fresco

a) Estágio I

b) Estágio II

c) Estágio III

Figura 5.18- Ilustração da influência do teor finos na conexão entre as partículas maiores do agregado e as partículas de aglomerante

1 mm

1 mm

178

Numa análise visual da trabalhabilidade, o teor de finos pode influenciar decisivamente na

definição da demanda de aglomerante. Essa afirmação pode ser, claramente, identificada a

partir dos resultados obtidos no estudo piloto onde a demanda de cal foi diminuindo à

medida que o teor de partículas, com faixa granulométrica menor que 0,3 mm, foi

aumentando na composição do agregado. Uma forma de expressar tal comportamento é

analisando a relação Aglomerante/Agregado em função do módulo de finura dos agregados

utilizados. A Figura 5.19 apresenta essa relação destacando, ainda, os agregados utilizados

e as variações nos valores de relação Aglomerante/Agregado das argamassas

(diferenciadas na legenda em função das somas dos pesos adotados no julgamento

qualitativo da trabalhabilidade). Observa-se que, com a diminuição do módulo de finura,

caracterizando a presença de partículas de dimensões menores, a demanda de cal para uma

condição de mesma trabalhabilidade diminui; do contrário, com o aumento do módulo de

finura, a demanda de cal aumenta.

0,0

5,5

11,0

16,5

22,0

27,5

33,0

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Módulo de finura (%)

Agl

omer

ante

/Agr

egad

o (%

)

Estudo Piloto Pesos = 100 Pesos = 50 Pesos = 25

AG5 AG4 AG3 AG2 AG1

Figura 5.19- Relação Aglomerante/Agregado em função do módulo de finura

Em outra análise, a Figura 5.20 apresenta a influência da relação entre o volume total de

finos presente na argamassa (incluindo os finos do agregado menores que 0,075 e o teor de

aglomerante) e o volume total de agregado, na definição qualitativa de trabalhabilidade

(utilizando a soma dos pesos, anteriormente, definida). Identifica-se que, com o aumento

do teor de finos na composição da argamassa, o índice de trabalhabilidade também

aumenta. Em uma relação Finos Totais/Agregado acima de 18%, esse índice torna-se

179

praticamente constante e máximo (soma dos pesos = 100). Esse valor pode ser adotado

como referência em estudos iniciais de dosagem de argamassas mistas de cimento e cal

trabalháveis, onde o teor de aglomerante (especialmente a cal) seria definido, tendo, como

base, o teor de finos presente no agregado. Entretanto, deve-se destacar que estudos

avaliando outras granulometrias e propriedades (principalmente no estado endurecido),

ainda, precisam ser desenvolvidos.

0

20

40

60

80

100

120

0 3 5 8 10 13 15 18 20 23 25 28 30

Relação finos totais/agregado em volume (%)

índi

ce q

ualit

ativ

o de

tra

balh

abili

dade

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5

Figura 5.20- Comportamento da trabalhabilidade em função do teor de finos totais

presentes na argamassa

A condição relatada anteriormente é melhor visualizada nas séries como agregado AG2,

AG3, AG4 e AG5. Na série AG1, as características do agregado utilizado impossibilitaram

obter uma argamassa trabalhável.

180

6- CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS

FUTUROS

A seguir, com base nos resultados dos programas experimentais apresentados no capítulo 4

e nas análises realizadas no Capítulo 5, são apresentadas as principais constatações

observadas no desenvolvimento da tese. Algumas sugestões para trabalhos futuros constam

no final deste capítulo.

6.1- CONCLUSÕES

A realização desta pesquisa experimental teve como principal conclusão a de que foi

possível quantificar parâmetros representativos de uma dada condição de trabalhabilidade.

Os métodos de ensaio como: a mesa de consistência, o ensaio de penetração de cone, o

vane test, o ensaio de cisalhamento direto e perda de água sob sucção permitiram uma

interpretação mais ampla de propriedades como consistência, plasticidade, aspereza e

exsudação. Essas propriedades foram maximizadas e minimizadas a partir de variações na

composição das argamassas como: distribuição granulométrica, teor de finos, teor de água

e teor e natureza do aglomerante.

No estudo piloto, as variações realizadas nas composições granulométricas, simulando

areias classificadas como médias ou finas, com deficiência ou excesso de finos,

influenciaram decisivamente na demanda de aglomerante e de água, na opinião de três

avaliadores distintos. Nesse estudo, os agregados, com maior percentual de partículas na

faixa entre 1,2 e 0,6 mm, exigiram maiores demandas de aglomerante para uma mesma

condição de trabalhabilidade (condição identificada no agregado AG1). Um dos principais

fatores, que influenciaram na demanda de aglomerante, segundo relatos dos avaliadores,

foi a aspereza dessas argamassas. Nos agregados, com um maior percentual de partículas

menores que 0,3 mm, os teores de aglomerante necessários foram reduzidos

consideravelmente (condição identificada principalmente no agregado AG4 e AG5).

Quanto à demanda de água, a tendência observada foi, praticamente, inversa à demanda de

aglomerante. As argamassas, com agregados contendo um maior percentual de partículas

entre 1,2 e 0,6 mm, exigiram menores teores de água para uma mesma trabalhabilidade,

enquanto os agregados, com um percentual maior de partículas menores que 0,3 mm,

181

exigiram uma demanda maior. Nesse estudo, identificou-se ainda que, dentre as várias

propriedades no estado fresco, a consistência, a plasticidade, a exsudação, a aspereza e a

adesão inicial, apesar de serem avaliadas qualitativamente, exercem grande destaque

durante uma avaliação preliminar de trabalhabilidade.

Assumindo-se que a consistência é uma medida indireta da resistência ao cisalhamento

entre camadas adjacentes da argamassa, em uma taxa de cisalhamento constante (em

condições de não confinamento como no método de cisalhamento direto), tem-se que os

ensaios de penetração de cone, mesa de consistência e vane test podem ser classificados

como ensaios para avaliar a consistência das argamassas.

O método da mesa de consistência, apesar das críticas, mostrou-se com certa sensibilidade

na avaliação da consistência das argamassas. Essa sensibilidade foi traduzida em termos de

uma maior ou menor dificuldade de espalhamento (com a aplicação dos golpes na mesa de

consistência), provocada pela ação do atrito e/ou coesão entre as partículas constituintes

das argamassas. Com esse método, é possível realizar trabalhos de controle de argamassas,

principalmente as que são mistas de cimento e cal, onde o meio técnico apresenta um

grande conhecimento e capacidade de interpretação dos resultados. Durante o estudo, o

método permitiu, também, uma avaliação qualitativa das argamassas, possibilitando

identificar misturas com deficiência de pasta, com forte tendência à segregação e

exsudação. Valores entre 260 e 270 mm podem ser tratados como referência de

consistência para argamassas mistas de cimento e cal, considerando, ainda, um processo de

aplicação manual.

O método de penetração de cone também ofereceu certa sensibilidade às variações na

composição das argamassas, podendo ser utilizado como ferramenta de controle da

consistência. Essa sensibilidade é expressa em termos da facilidade ou dificuldade de

penetração do dispositivo, provocando deformação e cisalhamento na amostra ensaiada.

Faixa de valores entre 45 e 55 mm podem ser considerados como indicativos de

consistências adequadas para argamassas mistas de cimento e cal, tendo em vistas, ainda,

um processo de aplicação manual.

O método vane test, em relação aos demais ensaios, ofereceu uma maior sensibilidade na

determinação da resistência de cisalhamento das argamassas, permitindo uma análise mais

182

precisa da consistência em função das variações nos teores de materiais. Tal sensibilidade

foi traduzida em termos de uma dificuldade ou facilidade de cisalhamento entre as

camadas, provocada pelo aumento do atrito interno ou da coesão entre as partículas. Outro

ponto favorável ao método vane test foi a possibilidade de avaliação de uma grandeza

física fundamental para o estudo da reologia dos materiais, no caso a tensão de

escoamento. Valores, em torno de 1,25 kPa de tensão de escoamento pelo método vane

test, podem ser uma referência para argamassas de revestimento, mistas de cimento e cal,

considerando um processo de aplicação manual.

Os valores apresentados como referência de consistência adequada (em todos os métodos),

não devem ser encarados como parâmetros únicos na definição de uma argamassa

trabalhável, uma vez que essa propriedade tem um conceito mais amplo. As condições

específicas como, por exemplo: a espessura da camada de revestimento, a massa específica

do material, ferramentas de transporte e aplicação, além das características da base, ainda,

devem ser observadas.

Os métodos apontados para avaliar a consistência (mesa de consistência, vane test e

penetração de cone), apresentaram certo grau de correlação, principalmente, quando se está

avaliando um mesmo grupo de argamassa de revestimento. As variações encontradas nos

resultados podem ser atribuídas, sobretudo, às diferenças nas metodologias de ensaio

(inerentes a cada método), que sofrem influência diferenciada de determinados parâmetros

(parâmetros internos que governam o processo de cisalhamento como atrito interno,

coesão, água livre, teor de pasta, concentração de partículas, viscosidade, dentre outros).

O ensaio de perda de água sob sucção se mostrou como um método eficiente na avaliação

das argamassas no estado fresco. Esse método apresentou faixas bastante diferenciadas de

argamassas com características trabalháveis e não trabalháveis. Valores abaixo de 15%

podem ser adotados como referência durante uma avaliação de argamassas mistas de

cimento e cal, considerando um processo de aplicação manual.

Quanto ao método de cisalhamento direto, esse se mostrou com grande potencial de ser

utilizado no estudo das argamassas de revestimento no estado fresco. As variações

realizadas na composição das argamassas possibilitaram observar como os teores de

aglomerante e determinadas faixas granulométricas podem influenciar em parâmetros

183

como a coesão e o ângulo de atrito interno. Tais parâmetros exercem grande influência

numa condição de fluxo relativo entre as partículas. As análises apontaram que

características como plasticidade e aspereza, utilizadas numa avaliação qualitativa das

argamassas, podem ser associadas a um certo valor de coesão e ângulo de atrito interno,

respectivamente. Uma avaliação mais completa da argamassa no estado fresco pode ser

realizada, determinando-se a coesão e o atrito interno, em conjunto com os parâmetros

fornecidos pelos métodos de avaliação da consistência (vane test, penetração de cone e

mesa de consistência). Valores de ângulo de atrito, abaixo de 30o e coesão acima de 8 kPa,

podem ser adotados como referência numa avaliação de condições de trabalhabilidade.

Entretanto, deve-se reconhecer que estudos, ainda, são necessários para adaptar a

metodologia utilizada na mecânica dos solos à realidade das argamassas de revestimento,

como, por exemplo: nível de tensões normais, dimensões do recipiente de ensaio,

procedimento de preparo da amostra, velocidade de ensaio, dentre outras.

Observou-se que a contribuição dos teores de aglomerante, nas propriedades no estado

fresco das argamassas (no caso, cimento e cal), pode se manifestar reologicamente nos

diferentes parâmetros, que governam uma condição de cisalhamento entre camadas

adjacentes. No caso dos resultados fornecidos pelos diferentes métodos de ensaio,

percebeu-se que esses teores contribuem, num primeiro estágio, para favorecer o fluxo

relativo entre as partículas de agregado (promovendo o afastamento entre as partículas e

reduzindo o efeito das tensões geradas pelo atrito interno entre os agregados). Num

segundo estágio, o teor de aglomerante atua como elemento promotor da coesão entre as

partículas de agregado, condição suficiente para, em alguns casos, refletir no aumento da

tensão de escoamento do material. Tal discussão aponta a existência de um certo teor de

aglomerante, que deve estar presente na argamassa, para minimizar o atrito entre os grãos

de agregado e favorecer a coesão entre as partículas (coesão da argamassa). É certo que

esse teor é particular a cada agregado, tendo forte dependência da distribuição

granulométrica, da textura, forma dos agregados ou qualquer outro elemento que possa

resultar em dificuldade ou facilidade de movimentação relativa entre as partículas.

É certo que as tensões geradas pelo atrito interno, entre as partículas de agregado,

prevalecem durante uma condição de cisalhamento ou fluxo. Entretanto, os estudos

demonstraram que teores de partículas inferiores a 0,3 mm podem atuar como elemento de

184

transição entre os grãos maiores do agregado e as partículas de aglomerante, contribuindo

no processo de lubrificação. Essa condição refletiu em reduções nos teores de aglomerante

para se atingir determinados valores de atrito interno e coesão. Numa análise visual das

argamassas, observou-se que o teor de finos presente no agregado influencia decisivamente

na definição da demanda de aglomerante, uma vez que as condições de plasticidade e

aspereza são favorecidas e minimizadas, respectivamente. Valores de relação Finos

Totais/Agregado, em volume, em torno de 18%, podem ser adotados como referência

durante um estudo inicial de dosagem (tendo em vista argamassas trabalháveis). Entretanto

as propriedades, no estado endurecido, precisam ainda ser avaliadas.

Quanto à exsudação das argamassas, percebeu-se que o teor de finos do agregado e

aglomerante presentes contribuem diminuindo essa tendência. Talvez, essas partículas

possam favorecer um refinamento da estrutura interna da argamassa, suficiente para

aprisionar a água livre no sistema de capilares, dificultando sua saída. Entretanto, é certo

que a determinação de argamassas com plasticidade e coesão, sem aspereza, indiretamente,

reflete numa menor tendência à exsudação.

Quanto ao tipo de aglomerante, os resultados analisados apontaram que substituições de

cal por cimento em até 50% do volume total de aglomerante, não provocam alterações

perceptíveis nos parâmetros fornecidos pelos diferentes métodos de ensaio. Essa condição

torna-se interessante durante um procedimento usual de dosagem de argamassas mistas,

onde o estudo das propriedades no estado fresco poderia ser tratado apenas, considerando-

se três materiais, no caso, a cal, o agregado e a água. Na seqüência, o cimento seria

introduzido na quantidade suficiente (substituído parte do volume de cal necessário),

apenas para atingir determinadas propriedades no estado endurecido como, por exemplo,

resistência de aderência. Entretanto, essa afirmação não deve ser generalizada, uma vez

que apenas um tipo de cimento, cal e distribuição granulométrica foram avaliados.

As técnicas utilizadas, durante o estudo, apresentaram grandes potenciais de serem

utilizadas na caracterização das propriedades das argamassas no estado fresco. A

simplicidade, o custo relativamente baixo, a facilidade de operação e diversidade de

resultados, que alguns métodos apresentaram, também é outro ponto de destaque

identificado no estudo.

185

6.2 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Com base nos estudos, propõe-se a continuação da pesquisa por meio dos tópicos listados a

seguir:

• definir parâmetros metodológicos na utilização do método de cisalhamento direto,

no estudo das argamassas de revestimento, destacando-se: o recipiente de ensaio, a

velocidade de ensaio e o nível de tensões;

• desenvolver ferramentas capazes de determinar parâmetros, como viscosidade e

tensão de escoamento, adequados às particularidades das argamassas de

revestimento;

• caracterizar as propriedades das argamassas no estado fresco com base em

parâmetros viscoelásticos;

• caracterizar, reologicamente, os parâmetros intervenientes no processo de aplicação

por projeção das argamassas de revestimento;

• modelar, numericamente, as propriedades reológicas das argamassas tanto em

situação de ensaio nos diferentes métodos de ensaio (vane test, mesa de

consistência, penetração de cone, cisalhamento direto) como em condições de

aplicação (sistema mecânico ou manual);

• avaliar a influência dos aditivos nas propriedades reológicas das argamassas no

estado fresco;

• Fazer um estudo semelhante ao desenvolvido nesta tese, utilizando uma faixa mais

ampla de penetração de cone;

• Testar o modelo de cálculo da espessura de camada (apresentado no item 2.3.2.6),

usando dados da tensão de escoamento obtida pelo método vane test.

186

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194

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workability and extension of its range. Magazine of Concrete Research, v. 31, n. 199, p. 202-210, December. 1979.

TRISTÃO, F. A. Influência da composição granulométrica da areia nas propriedades

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195

APÊNDICES

196

APÊNDICE A- CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

Tabela A.1- Granulometria das faixas utilizadas na composição dos agregados % Retida acumulada para cada faixa de agregado Peneira (mm) Faixa 1 Faixa 2 Faixa 3

1,2 0 0 0 0,84 49 0 0 0,6 93 0 0

0,42 100 29 0 0,3 100 64 0

0,21 100 93 14 0,15 100 98 51

0,106 100 100 76 0,075 100 100 86 Fundo 100 100 100

Tabela A.2- Granulometria dos agregados utilizados na composição das argamassas % Retida acumulada dos agregados Peneira

(mm) AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 1,2 0 0 0 0 0

0,84 49 27 24 15 8 0,6 93 44 45 28 17

0,42 100 64 57 41 28 0,3 100 83 69 54 40

0,21 100 97 80 67 55 0,15 100 99 89 79 75

0,106 100 100 95 91 88 0,075 100 100 97 95 93 Fundo 100 100 100 100 100

Tabela A.3- Propriedades dos agregados utilizados na composição das argamassas Agregados utilizados na composição das argamassas Propriedade

AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 Massa unitária (g/cm3)

NBR 7810 (1983) 1,33 1,37 1,44 1,45 1,43

Massa específica (g/cm3) NBR 9776 (1987) 2,62 2,62 2,62 2,62 2,62

Coeficiente de uniformidade 1,5 2,5 4,7 4,0 3,0

Módulo de finura NBR 7217 (1987) 2,93 2,27 2,03 1,61 1,32

Índice de vazios (%) 49,18 47,63 44,88 44,71 45,41

197

Tabela A.4- Granulometria a laser do cimento utilizado na composição das argamassas Dimensão (mm) % Acumulada Dimensão (mm) % Acumulada

0,00005 0,0000 0,04827 100,0000 0,00006 0,0000 0,05623 100,0000 0,00007 0,0000 0,06551 100,0000 0,00008 0,0000 0,07632 100,0000 0,00009 0,0000 0,08891 100,0000 0,00011 0,0000 0,10358 100,0000 0,00013 0,0000 0,12067 100,0000 0,00015 0,0000 0,14058 100,0000 0,00017 0,0000 0,16377 100,0000 0,00020 0,0000 0,19080 100,0000 0,00023 0,0000 0,22228 100,0000 0,00027 0,0000 0,25895 100,0000 0,00031 0,0000 0,30168 100,0000 0,00036 0,0000 0,35146 100,0000 0,00042 0,0000 0,40945 100,0000 0,00049 0,0000 0,47701 100,0000 0,00058 0,0000 0,55571 100,0000 0,00067 0,0000 0,64741 100,0000 0,00078 0,3100 0,75423 100,0000 0,00091 1,2069 0,86105 100,0000 0,00106 3,0599 0,00124 5,9969 0,00144 9,3807 0,00168 12,5192 0,00195 15,4848 0,00228 18,4938 0,00265 21,2728 0,00309 23,6848 0,00360 25,6185 0,00419 27,0017 0,00488 27,8829 0,00569 27,9521 0,00663 28,0489 0,00772 28,3988 0,00900 29,6291 0,01048 32,9533 0,01221 40,1764 0,01422 53,3902 0,01657 73,5467 0,01931 90,6570 0,02249 98,3823 0,02620 99,9820 0,03053 100,0000 0,03556 100,0000 0,04143 100,0000

198

Tabela A.5- Granulometria a laser da cal utilizada na composição das argamassas Dimensão (mm) % Acumulada Dimensão (mm) % Acumulada

0,00005 0,0000 0,04827 67,7671 0,00006 0,0236 0,05623 69,0649 0,00007 0,0759 0,06551 70,3214 0,00008 0,1650 0,07632 71,5212 0,00009 0,3021 0,08891 72,6424 0,00011 0,5016 0,10358 73,6709 0,00013 0,7787 0,12067 74,6098 0,00015 1,1465 0,14058 75,4803 0,00017 1,6141 0,16377 76,3122 0,00020 2,1839 0,19080 77,1273 0,00023 2,8504 0,22228 78,1650 0,00027 3,5947 0,25895 79,5606 0,00031 4,3808 0,30168 81,4113 0,00036 5,1651 0,35146 83,7585 0,00042 5,9178 0,40945 86,5816 0,00049 6,6322 0,47701 89,7758 0,00058 7,3102 0,55571 93,1244 0,00067 7,9560 0,64741 96,2597 0,00078 8,5981 0,75423 98,7114 0,00091 9,3010 0,86105 100,0000 0,00106 10,0763 0,00124 10,9412 0,00144 11,9145 0,00168 13,0124 0,00195 14,2548 0,00228 15,6753 0,00265 17,3162 0,00309 19,2252 0,00360 21,4516 0,00419 24,0352 0,00488 26,9910 0,00569 30,3006 0,00663 33,9011 0,00772 37,6896 0,00900 41,5382 0,01048 45,3099 0,01221 48,8799 0,01422 52,1559 0,01657 55,0841 0,01931 57,6507 0,02249 59,8758 0,02620 61,8042 0,03053 63,4963 0,03556 65,0171 0,04143 66,4259

199

APÊNDICE B- RESULTADOS DO ESTUDO PILOTO

Tabela B.1- Resultados das composições das argamassas obtidas no estudo de dosagem, considerando cada tipo de agregado – Avaliador I

Série Mcal (g) Magr (g) Água (g) PC (mm) AG1 400 2000 390 55 AG2 300 2000 420 45 AG3 300 2000 400 50 AG4 200 2000 420 40 AG5 200 2000 430 45

Legenda: AG1, AG2, AG3, AG4, AG5 – Agregados utilizados na pesquisa. Mcal – Massa de cal em g. Magr – Massa de agregado em g. Água – Massa de água em g PC – Valor de penetração de cone em mm.

Tabela B.2- Resultados das composições das argamassas obtidas no estudo de dosagem, considerando cada tipo de agregado – Avaliador II



Tabela B.3- Resultados das composições das argamassas obtidas no estudo de dosagem, considerando cada tipo de agregado – Avaliador III



200

APÊNDICE C- RESULTADOS DO PROGRAMA EXPERIMENTAL I

Tabela C.1- Valores de penetração de cone em função das variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 1

Série Vag (%) PC 1 (mm) PC 2 (mm) PC 3 (mm) PCm (mm) 42 12 11 10 11 48 15 15 15 15 55 39 40 38 39 AG1-5,5

62 40 40 40 40 42 10 10 10 10 48 45 46 43 45 55 69 70 69 69 AG1-16,5

62 80 80 80 80 42 10 9 9 9 48 23 25 24 24 55 44 44 45 44 AG1-27,5

62 65 67 65 66 Legenda: Vag – Relação Água/Agregado em volume PC – Valor de penetração de cone em mm PCm – Valor de penetração de cone médio AG1-5,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-16,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-27,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume)

Tabela C.2- Valores estimados de relação Água/Agregado para valores de penetração de cone iguais a 45, 50 e 55 mm – Série AG 1

Série PC (mm) Vag estimado (%) Modelo adotado R2 45 62 50 65 AG1-5,5 55 68

y = 39,077e0,010x 0,868

45 50 50 51 AG1-16,5 55 52

y = 38,891e0,0052x 0,972

45 54 50 56 AG1-27,5 55 58

y = 40,004e0,0067x 0,981

Legenda: Vag – Relação Água/Agregado em volume PC – Valor de penetração de cone em mm AG1-5,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-16,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-27,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume)

201



62 64 63 62 63 42 10 10 10 10 48 25 25 25 25 55 46 47 45 46 AG2-16,5

62 75 76 75 75 42 6 7 6 6 48 15 17 15 16 55 34 35 34 34

AG2-27,5




y = 11,403Ln(x) + 13,369 0,989

45 55 50 56 AG2-16,5 55 57

y = 9,548Ln(x) + 18,713 0,979

45 58 50 59 AG2-27,5 55 60

y = 8,509Ln(x) + 25,316 0,990


202



62 65 65 65 65 42 10 10 10 10 48 33 32 30 32 55 62 65 62 63 AG3-16,5

62 85 85 85 85 42 5 4 4 4 48 15 15 15 15 55 36 37 38 37

AG3-27,5




y = 39,185e0,007x 0,981

45 51 50 52 AG3-16,5 55 53

y = 40,169e0,005x 0,991

45 57 50 58 AG3-27,5 55 59

y = 6,8803Ln(x) + 30,651 0,979


203



62 54 55 53 54 42 9 8 7 8 48 20 19 18 19 55 34 35 38 36 AG4-16,5

62 63 67 65 65 42 5 3 5 4 48 15 14 14 14 55 30 29 30 30

AG4-27,5




11,594Ln(x) + 13,962 0,978

45 58 50 58 AG4-16,5 55 59

y = 9,3238Ln(x) + 21,578 0,992

45 59 50 60 AG4-27,5 55 61

y = 7,7145Ln(x) + 29,241 0,969


204



62 55 55 53 54 42 8 8 8 8 48 20 20 21 20 55 34 36 35 35 AG5-16,5

62 63 62 61 62 42 3 3 3 3 48 15 14 15 15 55 25 25 25 25

AG5-27,5

62 46 50 50 49 Legenda: Vag – Relação Água/Agregado em volume PC – Valor de penetração de cone em mm PCm – Valor de penetração de cone médio AG5-5,5 – Agregado AG5 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG5-16,5 – Agregado AG5 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG5-27,5 – Agregado AG5 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) Tabela C.10- Valores estimados de relação Água/Agregado para valores de penetração de

cone iguais a 45, 50 e 55 mm – Série AG 5 Série PC (mm) Vag estimado (%) Modelo adotado R2

45 59 50 60 AG5-5,5 55 61

y = 11,044Ln(x) + 16,623 0,983

45 58 50 59 AG5-16,5 55 60

y = 9,545Ln(x) + 20,867 0,982

45 59 50 60 AG5-27,5 55 61

y = 6,8223Ln(x) + 32,78 0,933


205

Tabela C.11- Valores de penetração de cone em função das variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 4C (com cimento)

Série Vag (%) PC 1 (mm) PC 2 (mm) PC 3 (mm) PCm (mm) 42 10 10 10 10 48 19 18 18 18 55 27 25 25 26 AG4C-5,5

62 38 34 35 36 42 10 10 10 10 48 20 20 20 20 55 40 40 38 39 AG4C-16,5

62 70 67 65 67 42 5 3 5 4 48 13 11 11 12 55 30 32 29 30

AG4C-27,5

62 53 53 54 53 Legenda: Vag – Relação Água/Agregado em volume PC – Valor de penetração de cone em mm PCm – Valor de penetração de cone médio AG4C-5,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-16,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-27,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento

206

APÊNDICE D- RESULTADOS DO PROGRAMA EXPERIMENTAL II

Tabela D.1- Valores de tensão de escoamento pelo método Vane Test em função das variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 1

Agregado PC (mm) TE 1 (kPa) TE 2 (kPa) TE 3 (kPa) TEm (kPa) 45 5,35 5,43 5,42 5,40 50 2,63 2,55 2,62 2,60 AG1-5,5 55 1,95 2,00 2,20 2,05 45 1,80 1,82 1,78 1,80 50 1,55 1,59 1,54 1,56 AG1-16,5 55 1,33 1,34 1,38 1,35 45 1,85 1,88 1,79 1,84 50 1,65 1,65 1,59 1,63 AG1-27,5 55 1,30 1,33 1,30 1,31

Legenda: PC - Penetração de cone em mm TE - Tensão de escoamento pelo método Vane Test em kPa TEm - Tensão de escoamento média pelo método Vane Test em kPa AG1-5,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-16,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-27,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume)




207







208




Tabela D.6- Valores de tensão de escoamento pelo método Vane Test em função das variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 4C (com cimento)

Agregado PC (mm) TE 1 (kPa) TE 2 (kPa) TE 3 (kPa) TEm (kPa) 45 1,41 1,42 1,37 1,40 50 0,95 0,95 1,40 1,10 AG4C-5,5 55 0,67 0,68 1,11 0,82 45 1,20 1,20 1,20 1,20 50 0,95 0,97 0,93 0,95 AG4C-16,5 55 0,83 0,83 0,77 0,81 45 1,86 1,85 1,18 1,63 50 1,40 1,40 0,95 1,25 AG4C-27,5 55 0,84 0,84 1,32 1,00

Legenda: PC - Penetração de cone em mm TE - Tensão de escoamento pelo método Vane Test em kPa TEm - Tensão de escoamento média pelo método Vane Test em kPa AG4C-5,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-16,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-27,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento

209

APÊNDICE E- RESULTADOS DO PROGRAMA EXPERIMENTAL III Tabela E.1- Valores de espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em função das

variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 1 Série PC E 1 (mm) E 2 (mm) E 3 (mm) E 4 (mm) Em

45 130 127 135 139 133 50 193 195 189 183 190 AG1-5,5 55 205 205 210 215 209 45 230 225 226 215 224 50 235 235 233 237 235 AG1-16,5 55 243 245 246 252 246 45 220 225 215 209 217 50 230 230 225 222 227 AG1-27,0 55 245 244 241 245 244

Legenda: PC - Penetração de cone em mm E - Espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em mm Em – Espalhamento médio em mm AG1-5,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-16,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-27,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) Tabela E.2- Valores de espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em função das


45 165 165 170 177 169 50 214 215 210 213 213 AG2-5,5 55 230 230 230 236 231 45 276 274 275 275 275 50 290 285 286 289 288 AG2-16,5 55 296 298 300 306 300 45 240 239 238 234 238 50 243 245 245 240 243 AG2-27,0 55 250 250 250 250 250

Legenda: PC - Penetração de cone em mm E - Espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em mm Em – Espalhamento médio em mm AG2-5,5 – Agregado AG2 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG2-16,5 – Agregado AG2 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG2-27,5 – Agregado AG2 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume)

210

Tabela E.3- Valores de espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em função das variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 3

Série PC E 1 (mm) E 2 (mm) E 3 (mm) E 4 (mm) Em 45 215 218 210 209 213 50 220 220 224 220 221 AG3-5,5 55 228 227 230 234 230 45 276 274 275 171 249 50 260 260 255 265 260 AG3-16,5 55 270 275 273 274 273 45 240 239 238 208 231 50 250 245 247 258 250 AG3-27,0 55 270 264 275 271 270



45 250 250 248 259 252 50 256 259 264 266 261 AG4-5,5 55 276 273 275 278 275 45 260 260 255 257 258 50 265 260 268 269 265 AG4-16,5 55 272 275 274 269 272 45 245 245 250 248 247 50 250 253 258 263 256 AG4-27,0 55 277 270 270 269 272

Legenda: PC - Penetração de cone em mm E - Espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em mm Em – Espalhamento médio em mm AG4-5,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG4-16,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG4-27,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume)

211

Tabela E.5- Valores de espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em função das variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 5

Série PC E 1 (mm) E 2 (mm) E 3 (mm) E 4 (mm) Em 45 250 245 248 243 247 50 260 262 264 259 261 AG5-5,5 55 273 275 275 279 275 45 250 250 257 255 253 50 260 260 260 260 260 AG5-16,5 55 265 268 266 271 267 45 245 241 244 242 243 50 250 250 255 257 253 AG5-27,0 55 265 264 267 270 267


variações nos teores de aglomerante e água - Série AG 4C Série PC E 1 (mm) E 2 (mm) E 3 (mm) E 4 (mm) Em

45 250 250 248 212 240 50 256 259 264 261 260 AG4C-5,5 55 276 273 275 296 280 45 260 260 255 265 260 50 265 260 268 299 273 AG4C-16,5 55 272 275 274 307 282 45 245 245 250 280 255 50 250 253 258 311 268 AG4C-27,0 55 277 270 270 283 275

Legenda: PC - Penetração de cone em mm E - Espalhamento pelo método da Mesa de Consistência em mm Em – Espalhamento médio em mm AG4C-5,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-16,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-27,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento

212

APÊNDICE F- RESULTADOS DO PROGRAMA EXPERIMENTAL IV

Tabela F.1- Valores de Retenção de água - Série AG 1 Retenção de água em %

Tempo (min) AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

0 100,00 100,00 100,00

1 62,42 87,41 91,83

2 43,26 74,81 83,65

5 33,22 62,95 77,87

10 26,20 57,02 76,08

15 22,74 55,77 75,14

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempo (min)

Ret

ençã

o de

águ

a (%

)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

Legenda: AG1-5,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-16,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) AG1-27,5 – Agregado AG1 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume)


Tempo (min) AG2-5,5 AG2-16,5 AG2-27,5

0 100,00 100,00 100,00 1 65,49 85,09 90,25 2 48,75 70,17 82,55 5 37,05 58,52 76,59

10 28,90 53,45 74,29 15 24,68 52,31 73,36

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempo (min)

Ret

ençã

o de

águ

a (%

)

AG2-5,5 AG2-16,5 AG2-27,5



Tempo (min) AG3-5,5 AG3-16,5 AG3-27,5

0 100,00 100,00 100,00 1 72,12 85,85 91,35 2 57,97 71,71 82,71 5 46,62 67,91 77,69

10 38,93 61,43 76,00 15 35,38 59,94 75,09

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempo (min)

Ret

ençã

o de

águ

a (%

)

AG3-5,5 AG3-16,5 AG3-27,5


213


Tempo (min) AG4-5,5 AG4-16,5 AG4-27,5

0 100,00 100,00 100,00

1 75,73 87,41 91,38

2 59,81 74,82 82,76

5 48,17 65,08 78,11

10 41,45 60,22 76,20

15 38,72 58,97 75,27

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempo (min)

Ret

ençã

o de

águ

a (%

)

AG4-5,5 AG4-16,5 AG4-27,5



Tempo (min) AG5-5,5 AG5-16,5 AG5-27,5

0 100,00 100,00 100,00

1 75,60 89,53 93,63

2 60,03 75,81 86,78

5 49,26 65,87 80,53

10 42,37 60,90 78,84

15 38,92 59,30 77,58

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempo (min)

Ret

ençã

o de

águ

a (%

)

AG5-5,5 AG5-16,5 AG5-27,5


Tabela F.6- Valores de Retenção de água - Série AG 4C Retenção de água em %

Tempo (min) AG4C-5,5 AG4C-16,5 AG4C-27,5

0 100,00 100,00 100,00

1 71,17 84,71 89,71

2 55,40 72,67 81,10

5 43,47 63,28 78,40

10 36,78 59,53 77,13

15 33,88 55,23 74,98

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16Tempo (min)

Ret

ençã

o de

águ

a (%

)

AG4C-5,5 AG4C-16,5 AG4C-27,5

Legenda: AG4C-5,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-16,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento AG4C-27,5 – Agregado AG4 com relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% (em volume) – com cimento

214

APÊNDICE G- RESULTADOS DO PROGRAMA EXPERIMENTAL V

Tabela G.1- Resultados do ensaio de cisalhamento direto - Série AG1-5,5 TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa

Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,07 1,28 0,09 2,56 0,09 2,56 0,16 8,99 0,27 20,52 0,36 19,27 0,43 12,90 0,63 21,94 0,45 28,30 0,52 15,51 0,63 25,81 0,72 37,48 0,79 20,77 0,90 32,11 0,90 45,37 1,06 18,26 1,17 29,65 1,08 49,41 1,15 17,90 1,17 32,26 1,26 53,48 1,52 18,03 1,44 34,71 1,63 57,81 1,52 18,03 1,90 36,28 1,72 60,52 1,88 19,48 2,08 37,71 1,99 62,11 2,24 19,63 2,17 39,09 2,17 64,94 2,51 18,40 2,26 37,82 2,62 65,42 2,51 18,40 2,62 39,38 2,62 68,09 2,87 18,53 2,98 39,28 3,16 66,00 2,87 18,53 3,07 37,99 3,16 64,65 3,23 20,02 3,34 40,86 3,34 70,25 3,41 18,74 3,61 39,68 3,70 69,32 3,68 18,84 3,70 41,10 3,88 70,89 3,86 18,91 3,88 39,86 3,97 69,63 4,22 16,30 4,33 40,16 4,24 71,08 4,31 17,71 4,33 40,16 4,60 67,38 4,68 19,24 4,60 41,72 4,69 66,11 4,95 17,95 4,69 40,40 4,88 69,10 4,95 17,95 5,06 40,65 5,15 69,44 5,31 19,49 5,15 42,11 5,42 66,97 5,31 19,49 5,51 39,55 5,51 72,70 5,67 19,64 5,60 41,02 5,87 66,10 5,85 18,30 5,87 41,21 5,96 69,05 6,21 18,44 6,14 39,98 6,14 67,85 6,21 18,44 6,50 40,23 6,59 66,98 6,66 18,63 6,77 38,98 6,59 66,98 6,66 17,18 6,77 37,54 6,77 63,21 6,84 17,25 7,04 39,17 7,13 68,01 7,29 18,89 7,40 40,87 7,31 65,34 7,47 18,96 7,40 39,41 7,49 65,20 7,74 19,08 7,67 38,14 7,76 65,20

Legenda: TN – Tensão normal em kPa. TCis – Tensão de cisalhamento em kPa. Desl H – Deslocamento horizontal em mm.

215




216




217


Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,18 3,84 0,05 1,29 0,20 2,56 0,36 6,42 0,20 18,01 0,42 19,27 0,45 10,29 0,32 21,97 0,53 28,30 0,63 13,25 0,41 24,59 0,72 37,48 1,08 16,70 0,77 26,05 0,93 45,37 1,26 16,74 0,95 27,43 1,07 49,41 1,35 16,76 1,32 34,23 1,24 53,48 1,63 20,81 1,41 34,28 1,61 57,81 1,81 20,85 1,68 34,42 1,62 60,52 2,08 19,58 1,86 34,52 1,94 62,11 2,26 20,27 2,04 35,94 2,12 64,94 2,44 20,98 2,31 34,76 2,62 65,42 2,62 20,35 2,58 40,59 2,63 68,09 2,98 19,09 2,76 39,35 3,14 66,00 3,07 19,11 2,94 40,80 3,14 64,65 3,43 20,54 3,03 39,50 3,36 70,25 3,70 19,25 3,48 39,76 3,71 69,32 3,88 19,29 3,66 39,87 3,90 70,89 3,97 19,31 4,02 40,08 3,97 69,63 4,15 19,35 4,02 40,08 4,24 71,08 4,42 18,03 4,38 38,91 4,60 67,38 4,69 18,08 4,48 37,58 4,70 66,11 4,97 16,74 4,66 40,46 4,87 69,10 5,06 18,15 4,93 40,63 5,16 69,44 5,42 18,23 5,29 38,03 5,42 66,97 5,69 18,28 5,47 40,97 5,52 72,70 5,69 18,28 5,56 41,02 5,85 66,10 6,05 18,36 6,01 41,31 5,95 69,05 6,23 18,40 6,01 39,88 6,11 67,85 6,41 18,44 6,37 40,10 6,60 66,98 6,68 18,49 6,55 38,77 6,55 66,98 6,86 18,53 6,64 41,72 6,72 63,21 7,13 18,59 6,91 41,90 7,18 68,01


218




219


Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,11 1,28 0,07 1,28 0,18 15,42 0,11 5,14 0,16 7,71 0,38 29,45 0,29 6,44 0,25 16,73 0,53 35,36 0,47 6,46 0,52 20,68 0,70 37,61 0,65 10,19 0,88 20,81 0,89 35,35 1,01 11,52 1,06 22,17 1,16 36,72 1,19 14,16 1,24 24,86 1,26 36,95 1,47 19,20 1,52 24,97 1,65 44,93 1,56 19,22 1,61 28,96 1,75 45,38 2,01 17,96 2,06 29,19 2,03 50,69 2,19 17,99 2,06 31,84 2,15 53,76 2,19 20,65 2,42 33,38 2,58 52,97 2,64 18,05 2,60 33,48 2,65 55,76 2,73 22,09 2,69 34,88 3,10 54,61 3,09 24,82 3,14 33,80 3,17 53,82 3,36 24,87 3,32 33,91 3,32 56,65 3,36 24,87 3,41 35,32 3,75 63,15 3,81 24,96 3,59 34,08 3,81 63,48 3,81 23,59 3,86 34,24 3,99 65,59 3,99 22,24 3,95 34,30 4,20 65,28 4,35 23,68 4,31 33,14 4,40 65,26 4,44 20,93 4,49 34,63 4,69 65,04 4,81 25,15 4,77 32,02 4,88 65,46 4,90 25,17 5,13 32,23 5,16 64,48 5,26 23,84 5,31 33,74 5,45 65,78 5,35 23,86 5,40 32,39 5,45 64,21 5,80 23,94 5,76 32,61 5,83 66,43 5,89 21,11 5,94 32,72 5,97 66,65 6,16 24,01 6,12 32,83 6,18 61,14 6,34 22,61 6,30 30,07 6,63 60,49 6,52 24,08 6,57 34,54 6,45 64,65


220


Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,11 2,57 0,09 2,56 0,16 5,12 0,30 5,14 0,36 10,28 0,45 20,55 0,47 7,75 0,54 19,33 0,51 38,65 0,47 9,10 0,90 19,45 0,75 38,89 0,83 12,81 1,08 23,41 0,95 46,81 0,92 12,81 1,35 24,82 0,98 49,64 1,19 17,15 1,53 27,52 1,23 55,04 1,56 15,22 1,72 31,55 1,66 63,09 1,74 19,56 2,08 33,07 1,76 66,13 1,92 22,24 2,26 34,50 1,97 68,99 2,10 20,96 2,26 34,50 2,25 68,99 2,46 23,18 2,62 33,38 2,66 66,76 2,64 23,76 2,71 34,77 2,59 69,54 2,91 23,08 3,07 33,64 3,14 69,29 3,09 23,17 3,16 33,70 3,23 69,39 3,45 20,16 3,52 32,56 3,38 69,11 3,45 20,16 3,70 34,02 3,72 70,04 3,72 22,94 4,06 31,50 3,88 67,00 3,90 22,97 4,06 32,87 3,97 69,74 4,17 23,03 4,24 32,98 4,24 69,95 4,53 20,33 4,60 29,04 4,59 63,09 4,53 21,71 4,88 33,35 4,66 70,71 4,72 22,92 4,97 30,63 4,90 65,25 5,08 21,81 5,33 32,23 5,25 68,46 5,26 20,44 5,42 33,69 5,41 67,37 5,53 23,30 5,69 29,62 5,51 65,24 5,53 20,48 6,05 31,24 5,84 67,28 6,07 23,42 6,23 34,19 5,99 68,39 6,07 23,42 6,41 34,31 6,10 68,62 6,25 22,02 6,50 34,37 6,64 68,74 6,52 20,64 6,86 33,16 6,62 66,32 6,88 20,69 7,04 36,17 6,77 65,37


221


Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,18 3,84 0,07 2,57 0,17 18,16 0,54 5,15 0,25 11,58 0,39 23,35 0,63 5,16 0,34 14,17 0,49 33,30 0,90 10,66 0,70 18,15 0,70 32,00 1,26 12,51 0,88 19,51 0,92 41,74 1,44 17,53 1,06 20,87 1,05 40,16 1,81 21,08 1,33 23,59 1,31 45,26 1,90 20,91 1,61 22,38 1,65 52,91 2,17 20,95 1,88 26,45 1,74 55,29 2,35 19,64 1,97 29,14 2,13 60,13 2,53 23,66 2,15 30,56 2,15 60,09 2,80 22,38 2,42 32,04 2,60 62,97 2,98 21,06 2,60 33,48 2,58 63,29 3,34 21,11 2,87 33,64 3,16 63,61 3,34 22,46 3,14 33,80 3,20 63,82 3,61 21,15 3,32 33,91 3,34 64,04 3,88 21,19 3,50 34,02 3,71 63,89 4,15 21,23 3,68 35,50 3,88 64,59 4,42 24,03 3,95 34,30 4,01 62,06 4,51 22,67 4,13 33,03 4,22 65,92 4,69 19,93 4,40 35,96 4,61 60,60 4,97 21,35 4,58 33,30 4,73 61,04 5,15 21,38 4,95 33,52 4,89 58,46 5,33 21,41 5,13 32,23 5,15 52,95 5,51 21,44 5,22 29,48 5,45 56,07 5,96 22,92 5,49 31,03 5,53 62,16 6,14 20,11 5,85 34,08 5,53 53,74 6,23 21,55 5,94 29,87 5,95 54,14 6,41 21,58 6,30 30,07 6,11 54,25 6,68 18,75 6,39 30,12 6,41 54,66


222




223




224




225




226




227




228




229

Tabela G.16- Resultados do ensaio de cisalhamento direto - Série AG4C-5,5 TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa



230




231


Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) Desl H (mm) TCis (kPa) 0,00 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,14 5,31 0,12 5,73 0,12 6,92 0,34 9,07 0,33 17,58 0,31 20,43 0,34 11,24 0,45 17,46 0,49 27,02 0,54 14,31 0,77 23,03 0,69 33,01 0,73 15,42 0,98 26,75 0,89 37,41 0,93 18,35 1,31 26,75 1,10 35,73 1,33 21,34 1,42 33,21 1,31 45,68 1,53 21,63 2,07 35,68 1,73 47,32 1,83 20,13 2,18 33,54 1,83 50,45 1,93 23,61 2,50 35,86 2,15 53,63 2,42 24,53 2,72 35,79 2,36 59,74 2,62 25,76 2,93 33,46 2,88 61,99 2,62 23,49 3,15 36,46 3,01 62,13 3,12 27,46 3,48 35,83 3,51 64,49 3,22 26,74 3,80 35,21 3,61 60,13 3,61 25,89 4,23 36,43 3,71 62,43 3,91 27,81 4,34 36,67 4,13 59,20 3,91 28,16 4,67 35,89 4,34 64,34 4,41 29,96 4,78 36,72 4,45 65,06 4,41 30,23 5,10 34,53 4,76 64,96 4,61 30,54 5,32 34,61 5,18 64,17 5,00 30,08 5,64 35,19 5,28 62,32 5,10 29,86 5,86 34,53 5,49 63,12 5,50 30,13 6,18 32,84 5,80 60,48 5,60 30,21 6,40 33,18 6,12 59,46 6,00 27,62 6,62 32,45 6,22 59,50 6,10 29,86 6,73 34,37 6,64 60,46 6,59 28,53 7,16 32,13 6,74 61,38


232

y = 0,6754x + 4,49

y = 0,5941x + 5,305

y = 0,5813x + 12,67

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120

Tensão normal (kPa)

Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (k

Pa)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

y = 0,6581x + 5,585

y = 0,5812x + 7,32

y = 0,5357x + 10,06

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120


Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (k

Pa)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

y = 0,6304x + 5,295y = 0,5646x + 7,915y = 0,5357x + 11,985

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120


Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (k

Pa)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

y = 0,5739x + 6,32

y = 0,5354x + 10,95

y = 0,4879x + 15,81

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120

Tensão normal (kPa)Te

nsão

de

cisa

lham

ento

(kPa

)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

y = 0,6226x + 5,35y = 0,5652x + 10,75

y = 0,4756x + 16,345

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120


Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (k

Pa)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

y = 0,5971x + 5,975

y = 0,5015x + 12,555

y = 0,4227x + 17,975

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120


Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (k

Pa)

AG1-5,5 AG1-16,5 AG1-27,5

Figura G1- Curvas representativas da aplicação do critério de Coulomb para cada série

233

Tabela G.19- Resumo dos resultados de tensão de cisalhamento máxima, coesão e ângulo de atrito interno para cada série

TN = 25 kPa TN = 50 kPa TN = 100 kPa Série

TCm Dh TCm Dh TCm Dh Coesão (kPa)

Atrito (Grau)

AG1-5,5 19,48 1,88 41,10 3,70 71,08 4,24 4,5 34,0 AG1-16,5 20,63 3,09 34,30 3,95 64,95 4,99 5,3 30,7 AG1-27,5 24,91 4,06 45,73 4,17 69,95 5,24 12,7 30,2 AG2-5,5 20,98 2,44 40,08 4,02 70,87 3,88 5,6 33,3 AG2-16,5 22,87 3,61 34,85 3,05 65,95 3,97 7,3 30,2 AG2-27,5 25,15 4,81 34,30 3,95 64,48 5,15 10,1 28,2 AG3-5,5 23,17 3,09 33,64 3,07 69,39 3,16 5,3 32,2 AG3-16,5 22,46 3,34 35,50 3,68 64,59 3,88 7,9 29,4 AG3-27,5 24,96 4,06 39,40 3,61 65,35 4,69 12,0 28,2 AG4-5,5 20,77 3,34 34,86 3,63 63,76 3,97 6,3 29,9 AG4-16,5 25,14 3,79 36,51 3,04 64,89 3,81 11,0 28,2 AG4-27,5 29,17 4,97 38,46 4,34 65,18 4,88 15,8 26,0 AG5-5,5 20,45 3,79 35,26 4,78 65,21 4,06 6,0 30,84 AG5-16,5 23,28 3,81 40,35 4,06 61,80 4,31 12,5 26,63 AG5-27,5 28,46 6,05 39,23 4,97 60,20 6,39 18,0 22,91 AG4C-5,5 20,39 3,11 37,27 3,29 67,35 3,45 5,4 31,9

AG4C-16,5 26,12 4,22 37,15 4,13 67,89 4,27 10,8 29,5 AG4C-27,5 30,54 4,61 36,67 4,34 65,06 4,45 16,4 25,4

Legenda: TN – Tensão normal em kPa. TCm – Tensão de cisalhamento máxima obtida no ensaio de cisalhamento direto em kPa. Dh – Deslocamento horizontal correspondente a tensão de cisalhamento máxima em mm

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