UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO … - BCT... · Semi-Árido, Graduação em Ciência e Tecnologia, 2013. 1. Concreto. 2. Aditivo. 3. Correlação de imagens. 4. Ensaio de

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLOGICAS

CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA

FRANCISCO ROSENDO SOBRINHO

ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO CONCRETO COM ADITIVO

ATRAVÉS DO ENSAIO DE COMPRESSÃO DIAMETRAL: ANÁLISE

EXPERIMENTAL COM O USO DA TÉCNICA DA CORRELAÇÃO DE IMAGENS

MOSSORÓ-RN

2013

FRANCISCO ROSENDO SOBRINHO

ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO CONCRETO COM ADITIVO

ATRAVÉS DO ENSAIO DE COMPRESSÃO DIAMETRAL: ANÁLISE

EXPERIMENTAL COM O USO DA TÉCNICA DA CORRELAÇÃO DE IMAGENS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a

Universidade Federal Rural do Semi-Árido –

UFERSA, Departamento de Ciências Exatas e

Naturais para obtenção do título de Bacharel em

Ciência e Tecnologia.

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Nogueira de Codes –

UFERSA.

MOSSORÓ-RN

2013

Ficha catalográfica preparada pelo setor de classificação e catalogação

da Biblioteca “Orlando Teixeira” da UFERSA R813a Rosendo Sobrinho, Francisco.

Análise do comportamento mecânico do concreto com

aditivo através do ensaio de compressão diametral: análise

experimental com o uso da técnica da correlação de imagens

/ Francisco Rosendo Sobrinho. – Mossoró, RN: 2013. 84f. : il.

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Nogueira de Codes

Graduação (Monografia) – Universidade Federal Rural do

Semi-Árido, Graduação em Ciência e Tecnologia, 2013.

1. Concreto. 2. Aditivo. 3. Correlação de imagens. 4. Ensaio de

compressão. I. Título.

CDD: 620.1123 Bibliotecária: Marilene Santos de Araújo

CRB-5/1033

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus, simplesmente por TUDO.

Aos meus pais, Dilma Rosendo e Genildo Galgano, primeiro pelo amor, carinho e apoio que

sempre me deram e segundo pela a oportunidade de estar aqui hoje. Amo muito vocês!

A minha irmã que tanto amo, Genilma Galgano, pelos exemplos de força e perseverança.

A todos meus familiares pelo amor, carinho e atenção.

A Patrícia Maria de Medeiros, pela paciência e companheirismo antes e durante esse trabalho.

Por estar sempre ao meu lado, em momentos bons e ruins, me apoiando e me aconselhando.

Te amo muito!

Agradeço aos meus dois grandes amigos, que considero irmãos, Henrique e Kennedy que

sempre me apoiaram, me deram seus conselhos e sempre estavam comigo nos momentos

certos.

Ao meu orientador Rodrigo Nogueira de Codes, pelos ensinamentos adquiridos durantes as

disciplinas de resistência dos materiais um e dois, que me ajudaram bastante para a realização

desse trabalho e pelas orientações e experiências que foram passadas no decorrer desse

trabalho.

RESUMO

O concreto resiste muito bem a compressão, sendo essa uma das principais

característica que o faz ser um dos materiais mais utilizados na construção civil em todo o

mundo. No entanto, o concreto possui uma resistência a tração baixa. Com isso, surgi a

necessidade de se estudar maneiras de melhorar a resistência a tração do concreto. Uma

dessas maneiras é a utilização de aditivos plastificantes ou superplastificantes, que reduzem a

quantidade de água no concreto, e assim aumenta sua resistência mecânica, tanto a de

compressão como a de tração. Nesse trabalho foi apresentado uma análise quantitativa das

propriedades mecânicas do concreto quando adicionado aditivo plastificante com o objetivo

de verificar alterações nessas propriedade utilizando a aplicação da inovadora técnica da

correlação de imagens. Essa técnica utiliza-se do método de extensometria óptica com o

auxílio do código de cálculo Correli 𝑄4𝐿𝑀𝑇, onde são utilizadas imagens para medir os

valores dos campos de deformação, comparando imagens do corpo a ser analisado não

deformado com imagem do corpo deformado, em instantes diferentes. Para a realização das

análises das propriedades mecânica do material, utilizou-se o ensaio brasileiro ou mais

conhecido como ensaio de tração por compressão diametral, onde corpos de prova de

concreto em formato cilíndrico foram submetidos a solicitação de carga diametral. Através

dos valores de tensão e deformação obtidos nesses ensaios utilizando corpos-de-prova de

concreto com e sem aditivos, pôde-se obter as propriedades mecânicas do concreto e fazer a

comparação dessas propriedades.

Palavras-Chave: Concreto. Aditivo. Extensometria óptica. Compressão diametral.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Barra submetida a carregamento axial .................................................................... 16

Figura 2 - Diagrama tensão-deformação convencional e real .................................................. 18

Figura 3 - Deformação lateral causada por esforço uniaxial de tensão de tração e de

compressão. .............................................................................................................................. 20

Figura 4 - Curva de Walz. ........................................................................................................ 25

Figura 5 - Módulo de deformação tangente inicial................................................................... 30

Figura 6 - Ensaio de tração por compressão diametral ............................................................. 31

Figura 7 - Interferência do friso no ensaio por compressão diametral ..................................... 32

Figura 8 - Corpo de prova texturizado...................................................................................... 36

Figura 9 - Máquina de ensaio universal ................................................................................... 39

Figura 10 - Câmera Nikon D40 ................................................................................................ 41

Figura 11 - Montagem para iniciar o ensaio. ............................................................................ 49

Figura 12 - Posicionamento do corpo de prova na máquina. ................................................... 50

Figura 13 - Esquema do posicionamento do corpo de prova na máquina ................................ 50

Figura 14 - Posicionamento dos gauges no corpo de prova com aditivo ................................. 53

Figura 15 - Posicionamento dos gauges no corpo de prova sem aditivo .................................. 53

Figura 16 - Determinação da força máxima pelo método empírico do diagrama .................... 55

Figura 17 - Curvas de força versus deslocamento dos corpos com aditivo .............................. 57

Figura 18 - Curva de tensão versus deslocamento dos corpos de prova com aditivo .............. 58

Figura 19 - Curva força versus deslocamento dos corpos de prova sem aditivo...................... 59

Figura 20 - Curva tensão versus deslocamento dos corpos de prova sem aditivo.................... 60

Figura 21 - Curvas de força versus deslocamento dos corpos de prova com e sem aditivo..... 61

Figura 22 - Curvas de tensão versus deslocamento dos corpos de prova com e sem aditivo... 62

Figura 23 - Curva de deformação versus tempo na direção 2 utilizando os 7 gauges do corpo

de prova com aditivo ................................................................................................................ 64

Figura 24 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem de referência). ........................... 65

Figura 25 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 17 – 39 segundos de ensaio). ... 66

Figura 26 - Campos de deformação na direção 2 (imagem 17 – 39 segundos de ensaio) ........ 67

Figura 27 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 30 – 70 segundos de ensaio) .... 68

Figura 28 - Campos de deformação na direção 2 (imagem 30 – 70 segundos de ensaio) ........ 68

Figura 29 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 33 – 78 segundos) .................... 69

Figura 30 - Campos de deformação na direção 2 (imagem 33 – 78 segundos) ........................ 70

Figura 31 - Rompimento do corpo de prova 01 AD_DIC (imagem 40 – 95 segundos) .......... 71

Figura 32 - Campos de deslocamento (lado esquerdo) e de deformação (lado direito) –

(imagem 40 – 95 segundos) ...................................................................................................... 71

Figura 33 - Rompimento do material (imagem 64 – 153 segundos de ensaio) ........................ 72

Figura 34 - Deslocamento vetorial de cada ponto (imagem 64 – 153 segundos de ensaio) ..... 73

Figura 35 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 64 – 153 segundos de ensaio) .. 74

Figura 36 - Campos de deformação na direção 2 (imagem 64 – 153 segundos de ensaio) ...... 74

Figura 37 - Estimativa de erro exibido no Correli Q4LMT (imagem 64 – 153 segundos de

ensaio) ....................................................................................................................................... 75


de prova com aditivo ................................................................................................................ 76

Figura 39 - Campos de deslocamento na direção 2 – 01 SA_DIC (imagem 33 – 79 segundos

de ensaio) .................................................................................................................................. 77

Figura 40 - Campos de deformação na direção 2 - 01 SA_DIC (imagem 33 – 79 segundos) . 78

Figura 41 - Campos de deformação na direção 2 – 01 AD_DIC (imagem 35 – 85 segundos) 78

Figura 42 – Diagrama tensão-deformação do corpo de prova com aditivo (gauges 1, 2 e 6) .. 79

Figura 43 - Diagrama tensão-deformação do corpo de prova sem aditivo (gauges 1, 2 e 6) ... 80

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 - Tipos de Cimento Portland comum e composto .................................................... 22

Quadro 2 – Estimativa do consumo de água por metro cúbico de concreto em função do

Diâmetro Maximo Característico do Agregado e do abatimento da mistura. .......................... 26

Quadro 3 – Volume compactado seco (𝑉𝑝𝑐) de agregado graúdo por metro cúbico de concreto

.................................................................................................................................................. 27

Quadro 4 - Traço dos corpos de prova sem aditivo .................................................................. 45

Quadro 5 - Traço para o abatimento dos corpos de prova sem aditivo .................................... 46

Quadro 6 - Traço para o abatimento dos corpos de prova com aditivo - 1ª tentativa............... 47



Quadro 9 - Parâmetros para a realização da correlação de imagens no corpo de prova com

aditivo ....................................................................................................................................... 51


aditivo ....................................................................................................................................... 52

Quadro 11 - Parâmetros dos ensaios......................................................................................... 56

Quadro 12 - Força máxima e tensão máxima dos corpos de prova com aditivo ...................... 59

Quadro 13 - Força máxima e tensão máxima dos corpos de prova sem aditivo ...................... 60

Quadro 14 - Média das forças e tensões máxima dos corpos de prova com e sem aditivo ...... 63

LISTA DE ABREVIATURAS

ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ACI American Concrete Institute

CP II – F Cimento Portland Composto com adição de Fíller calcário – Tipo II

PVC Cloreto de Polivinila

RBC Rede Brasileira de Calibração

RBLE Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaios

ROI Região de interesse

UFERSA Universidade Federal Rural do Semi-Árido

ZOI Zona de interesse

LISTA DE SÍMBOLOS

∆l Alongamento

A Área da seção transversal instantânea

𝐴0 Área da seção transversal inicial

𝑆𝑇𝑟 Abatimento requerido

𝑆𝑇𝑖 Abatimento inicial

P Carga Axial

𝜈 Coeficiente de Poisson

𝑙0 Comprimento inicial

𝐶𝑎 Consumo de água

𝐶𝑐 Consumo de cimento

𝐶𝑏 Consumo de agregado graúdo

𝐶𝑚 Consumo de agregado miúdo

𝐶𝑎𝑟 Consumo de água requerido

𝐶𝑎𝑖 Consumo de água inicial

𝜖 Deformação

𝜖𝑚é𝑑 Deformação normal média

𝜖𝑙𝑎𝑡 Deformação na direção lateral ou radial

𝜖𝑙𝑜𝑛𝑔 Deformação na direção longitudinal ou axial

𝛿 Deformação real longitudinal

𝛿′ Deformação real lateral

𝑆𝑑 Desvio padrão da dosagem em função da condição de preparo do concreto de

acordo com a NBR 12655/1996

D Diâmetro do cilindro

𝐷𝑚á𝑥 Diâmetro máximo do agregado graúdo

𝜙𝑚á𝑥 Dimensão máxima característica do agregado graúdo

𝑓𝑎

𝑐 Fator água cimento

P Força aplicada por unidade de espessura do cilindro

L Comprimento do concreto

𝛾𝑎 Massa específica absoluta da água

𝛾𝑏 Massa específica absoluta do agregado graúdo (brita granítica)

𝛾𝑐 Massa específica absoluta do cimento

𝛾𝑚 Massa específica absoluta do agregado miúdo (areia)

𝛿𝑏𝑐𝑝 Massa específica unitária compactada do agregado graúdo (brita granítica)

E Módulo de elasticidade ou Módulo de Young

𝐸𝑒𝑖 Módulo de deformação tangente inicial

𝜎𝑥 Tensão de tração diametral

𝜎 Tensão normal de engenharia (seção transversal constante)

R Raio do cilindro

𝑎𝑐⁄ Relação água/cimento

𝑓𝑡,𝐷 Resistência à tração por compressão diametral

𝑓𝑐𝑘 Resistência característica do concreto à compressão

𝑓𝑐𝑗 Resistência característica do concreto à compressão, previsto para a idade de j

dias

𝑓𝑐𝑡,𝑠𝑢𝑝 Resistência característica do concreto a tração indireta por compressão

diametral

𝑓𝑐𝑡𝑚 Resistência média do concreto a tração

𝑉𝑝𝑐 Volume compacto seco

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 13

2 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 15

2.1 OBJETIVO GERAL ......................................................................................................... 15

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................... 15

3 REVISÃO DE LITERATURA ......................................................................................... 16

3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ........................................................................................ 16

3.1.1 Tensão e deformação .................................................................................................. 16

3.1.2 Diagrama tensão x deformação ................................................................................. 17

3.1.3 Diagrama tensão x deformação convencional e real ............................................... 19

3.1.4 Lei de Hooke ................................................................................................................ 19

3.1.5 Coeficiente de Poisson ................................................................................................ 19

3.2 CONCRETO .................................................................................................................... 21

3.2.1 Aglomerante ................................................................................................................ 21

3.2.1.1 Cimento Portland.................................................................................................... 21

3.2.2 Agregado ...................................................................................................................... 22

3.2.3 Água para o concreto .................................................................................................. 23

3.2.4 Dosagem do concreto .................................................................................................. 23

3.2.5 Aditivo .......................................................................................................................... 29

3.2.6 Determinação do módulo de elasticidade do concreto ............................................ 29

3.3 ENSAIO DE TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL ....................................... 30

3.3.1 Relação entre os resultados de ensaio de tração ...................................................... 34

3.4 EXTENSOMETRIA ÓPTICA POR CORRELAÇÕES DE IMAGENS ......................... 34

4 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 37

4.1 MATERIAIS .................................................................................................................... 37

4.1.1 Aditivo .......................................................................................................................... 37

4.1.2 Corpos de prova .......................................................................................................... 38

4.1.2.1 Dimensões dos corpos de prova ............................................................................. 38

4.1.2.2 Cura do Concreto ................................................................................................... 39

4.1.3 Máquina de ensaio ...................................................................................................... 39

4.1.4 Câmera fotográfica ..................................................................................................... 41

4.2 MÉTODOS ....................................................................................................................... 42

4.2.1 Fabricação dos corpos de prova ................................................................................ 42

4.2.1.1 Corpos de prova sem aditivo .................................................................................. 42

4.2.1.1.1 Traço dos corpos de prova sem aditivo ................................................................. 42

4.2.1.2 Corpos de prova com aditivo ................................................................................. 46

4.2.1.2.1 Traço dos corpos de prova com aditivo................................................................. 46

4.2.2 Montagem .................................................................................................................... 48

4.2.3 Parâmetros de correlação .......................................................................................... 51

4.2.4 Virtual gauges ............................................................................................................. 52

4.2.5 Obtenção das curvas ................................................................................................... 54

4.2.6 Propriedades dos materiais ........................................................................................ 54

4.2.6.1 Força máxima ......................................................................................................... 54

4.2.6.2 Tensão máxima ...................................................................................................... 55

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................................................... 56

5.1 ENSAIO DE TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL (DADOS DA MÁQUINA)

.......................................................................................................................................... 56

5.1.1 Corpo de prova com aditivo ....................................................................................... 56

5.1.2 Corpos de prova sem aditivo ..................................................................................... 59

5.1.3 Comparativo entre o comportamento das curvas dos corpos de prova com e sem

aditivo ...................................................................................................................................... 61

5.2 ENSAIO DE TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL (DADOS DO CORRELI

Q4LMT ) .................................................................................................................................... 63

5.2.1 Análise através dos campos de deslocamento e de deformação ............................. 64

5.2.2 Análise comparativa através das deformações e deslocamentos ............................ 75

5.2.3 Análise comparativa através dos diagramas tensão-deformação .......................... 79

6 CONCLUSÃO E SUGESTÕES ....................................................................................... 81

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 82

13

1 INTRODUÇÃO

Após a descoberta do cimento, verificou-se que a mistura desse material com água e

pedras gerava uma espécie de rocha artificial, que hoje possui o nome de concreto. Portanto, o

concreto que conhecemos hoje em dia é basicamente a mistura em certas proporções de

cimento, água e agregados (areia ou pedras de diversos tamanhos). O concreto é utilizado no

mundo inteiro, e fazendo parte do nosso cotidiano, ele é um dos materiais mais importantes da

construção civil. Ele apresenta pequeno custo quando comparado com a sua funcionalidade

principal, que é sua resistência à compressão. No entanto, a resistência à tração do concreto é

bem menor quando comparada a sua resistência à compressão.

De acordo com Adão e Hermerly (2010), o concreto por si só já possui uma ótima

resistência à compressão, e sua resistência à tração é aproximadamente 10% da resistência à

compressão. Para melhorar ainda mais a resistência do concreto pode ser utilizado os

chamados aditivos. Os aditivos são substâncias químicas que quando adicionadas ao concreto

alteram certas propriedades do mesmo. Essas propriedades podem ser de diversas formas,

dependendo da finalidade desejada. Para a finalidade de melhorar à resistência do concreto os

aditivos mais convenientes são os aditivos plastificantes ou os superplastificantes. Esses

aditivos reduzem a quantidade de água e assim proporcionam uma melhoria na resistência

mecânica do concreto. O excesso de água melhora a trabalhabilidade do concreto, porém,

quando o concreto endurece a água evapora deixando espaços vazios no concreto, gerando

assim uma menor resistência do material, por esse motivo a menor quantidade de água ao

concreto faz com que ele tenha uma melhor resistência à compressão e a tração. O concreto

possui um comportamento diferenciado, quando aumenta a resistência mecânica do concreto,

aumenta-se tanto a resistência à compressão quanto a resistência à tração, pois no concreto

existe uma proporcionalidade das características mecânicas compressão-tração.

Os ensaios para analisar a resistência à tração no concreto pode ser feito através de três

tipos de ensaios diferentes. Podem ser de tração axial, ensaio de tração por compressão

diametral ou ensaio de flexão em vigas. O ensaio de tração por compressão diametral foi

criado em 1943 pelo Professor Lobo Carneiro e é uma determinação indireta da resistência à

tração no concreto (PINHEIRO, 2007). Segundo Falcão e Soares (2002), quando se aplica

duas forças concentradas e diametralmente opostas de compressão em um cilindro, essas força

geram, ao longo do diâmetro solicitado, tensões de tração uniformes perpendiculares a este

diâmetro.

14

Para medir os deslocamentos ocasionados pelas forças aplicadas no corpo-de-prova, são

utilizados formas eletrônicas. Essas formas eletrônicas, geralmente utilizadas nos ensaios de

tração, são os extensômetros, aparelhos que medem o deslocamento entre dois pontos de

referências no corpo-de-prova. Os extensômetros se classificam de acordo com o fenômeno

do qual se baseia seus princípio de funcionamento (FRANÇA, 2011).

A extensometria que vem ganhando grande percussão diante as demais é a

extensometria óptica, onde através de fotografias juntamente com auxílio computacional, é

possível medir os deslocamentos relativos das extremidades de referências no corpo-de-prova.

Conforme França (2011, p. 43) “Correli 𝑄4𝐿𝑀𝑇é um programa computacional que mede

campos de deslocamento e deformações em materiais por correlação digital de imagem e tal

procedimento é implementado no MATLAB”. Através desse programa que é possível ter

dados de deformação a partir de dados de deslocamentos e do ensaio de tração por

compressão diametral, onde se obtêm valores de tensão, é possível plotar gráficos tensão-

deformação e através desses gráficos é obtido uma análise do comportamento mecânico de

tração do concreto.

Esse trabalho tem como justificativa buscar uma alternativa de melhorar a resistência

à tração do concreto, bem como, uma melhor maneira de verificar essa resistência à tração.

15

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

Comparar os efeitos na resistência à tração do concreto quando utilizado aditivo no

mesmo e utilizar a técnica de correlação de imagens para fazer os ensaios de tração por

compressão diametral.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Utilizar a correlação de imagens para ensaio indireto de tração por compressão

diametral.

Observar as alterações na resistência à tração do concreto quando utilizado aditivo

plastificante.

Comparar os resultados obtidos nos ensaios com o concreto sem aditivo e com aditivo

plastificante.

16

3 REVISÃO DE LITERATURA

3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

3.1.1 Tensão e deformação

Ao se pensar em projetar qualquer tipo de estrutura deve-se levar em consideração os

princípios da estática para a determinação das forças que agem sobre os elementos estruturais.

Qualquer carga sobre a estrutura ou até mesmo o próprio peso da mesma faz gerar uma

resistência interna que se opõe a ação dessas forças ao longo do elemento. Muitos dos

elementos estruturais, em virtudes de uma de suas direções ser maior que as outras, são

considerados delgados e compridos, sendo assim, é possível analisar facilmente a ação interna

de cargas aplicadas externamente. Por exemplo, quando considerado uma barra onde nela é

aplicada uma carga axial (tração ou compressão), cada área na seção transversal está

submetida a uma força (Figura 1).

Figura 1 – Barra submetida a carregamento axial

Fonte: Autoria própria, 2013.

Essa força por unidade de área, que age perpendicularmente a essa área, define o que

chamamos de tensão normal. A tensão normal média em qualquer ponto na área da seção

transversal ao eixo de aplicação da carga pode ser definida pela Equação 1.

17

𝜎 =

𝑃

𝐴

(1)

Onde:

P = carga axial aplicada a barra;

A = área da seção transversal na barra.

Ao se aplicar um carga axial a um barra, onde essa carga axial pode ser tanto de

compressão como de tração, ocorrerá mudança na forma e tamanho do corpo, chamadas

assim, de deformações do corpo. Assim como uma força por unidade de área é denominada

uma tensão normal média, de acordo com Hibbeler (2010), quando há um alongamento ou

contração de um segmento de reta por unidade de comprimento, esse alongamento ou

contração é chamado de deformação normal média, que pode ser definida como mostra a

Equação 2:

𝜖𝑚é𝑑 =

𝑙 − 𝑙0

𝑙=

Δ𝑙

𝑙0

(2)

Onde:

∆𝑙 = alongamento na barra;

𝑙0 = comprimento inicial;

𝑙 = comprimento final.

3.1.2 Diagrama tensão x deformação

Segundo Hibbeler (2010), a resistência de um dado material depende da capacidade

do mesmo suportar uma carga sem deformação excessiva ou ruptura. A tensão e a deformação

são grandezas que indicam essa propriedade inerente a cada tipo de material. Elas podem ser

obtidas utilizando certos tipos de ensaios, como os ensaios de tração ou de compressão.

Nesses ensaios é obtida a relação entre a tensão normal média e a deformação normal média.

Ao se realizar ensaios de tração ou compressão, a máquina fornece um gráfico onde é

mostrado a relação da força aplicada a um corpo de prova e a deformação que o corpo sofreu

durante o ensaio, nesse gráfico no eixo das abscissas é situada a deformação e no eixo das

ordenadas é situada a tensão, esse gráfico é conhecido como diagrama tensão-deformação. O

diagrama tensão-deformação do aço, quando submetido a um ensaio de tração utilizando um

corpo de prova padronizado, pode ser visto como mostra a Figura 2.

18

Figura 2 - Diagrama tensão-deformação convencional e real

Fonte: Hibbeler, 2010.

Na Figura 2 é possível distinguir 4 regiões bem definidas, porém a boa, ou as vezes

quase inexistência dessas regiões, dependem do tipo de material a ser analisado. No caso do

aço, o diagrama tensão-deformação possui 4 regiões bem definidas. A primeira região é

chamada região elástica, pois nessa região até o limite de elasticidade, se o carregamento for

interrompido e retirado, o material voltará a sua forma inicial. É possível notar que antes do

limite de elasticidade existe outro ponto chamado limite de proporcionalidade, até esse ponto

é visível que a tensão é diretamente proporcional a deformação. A segunda região, após o

limite de elasticidade, é chamada de região de escoamento ou fase plástica, pois nessa região

ocorre uma deformação permanente desse material, mesmo que se retire a carga aplicada.

Terminada a fase plástica, começa o endurecimento por deformação ou encruamento, nesse

momento do ensaio há um endurecimento causado pela quebra dos grãos do material. Assim,

o material consegue resistir cada vezes mais a carregamento externo, exigindo uma tensão

cada vez maior para que ocorra deformação. Necessitando de uma tensão maior para que haja

a deformação, a curva começa a subir continuamente, porém torna-se mais achatada até

atingir uma tensão máxima denominada limite de resistência, 𝜎𝑟. Continuando o ensaio, é

notado uma nova região no diagrama. Essa região do diagrama é chamada de estricção, nela a

19

tensão começa a decair até chegar ao limite de ruptura, ou seja, onde o corpo de prova quebra

(HIBBELER, 2010).

3.1.3 Diagrama tensão x deformação convencional e real

Na Figura 2, após o encruamento, é mostrado duas curvas distintas. No diagrama

convencional é considerado a área constante durante todo ensaio, porém na realidade não é o

que acontece. O diagrama convencional até coincide com o real (para pequenas deformação).

No endurecimento por deformação começa a aparecer divergência. Mais precisamente na

região de estricção, o diagrama convencional mostra que a carga suporta carga decrescente,

pois consideramos a área da seção transversal constante, e assim, como na estricção a área da

seção transversal está diminuindo, cada vez mais suportará apenas cargas menores. Contudo,

no diagrama real, a área da seção transversal no interior da região de estricção diminui sempre

até a ruptura, para aquela mesma carga, ou seja, na verdade o material suporta tensão

crescente (HIBBELER, 2010).

3.1.4 Lei de Hooke

Como visto na Figura 2, a região elástica apresenta uma linearidade entre a tensão e a

deformação. Essa proporcionalidade foi descoberta por Robert Hooke, em 1676 (Hibbeler,

2010). Chamada de módulo de elasticidade ou módulo de Young (E), tal proporcionalidade

representa a inclinação da reta no gráfico tensão deformação. O módulo de elasticidade pode

ser expresso pela Equação a seguir:

𝜎 = 𝐸 × 𝜖 (3)

Esse módulo de elasticidade é uma propriedade mecânica do material onde indica a

rigidez de um dado material.

3.1.5 Coeficiente de Poisson

Quando uma tira de borracha é estirada, é possível notar que sua espessura e largura

diminuem. Já quando comprimida, sua espessura e largura se expandem. Para Hibbeler

(2010), quando uma carga P é aplicada à uma barra, seja ela de compressão ou tração, como

20

mostrado na Figura 3, é provocada uma mudança 𝛿(delta) no comprimento e uma mudança 𝛿′

no raio da barra. As deformações na direção longitudinal ou axial e na direção lateral ou radial

na barra são dadas, respectivamente, pelas Expressões 4 e 5:

∈𝑙𝑜𝑛𝑔 =

𝛿

𝐿

(4)

∈𝑙𝑎𝑡=

δ′

r

(5)

Figura 3 - Deformação lateral causada por esforço uniaxial de tensão de tração e de

compressão.

Fonte: Hibbeler, 2010.

No início do século XIX, o cientista francês S. D. Poisson percebeu que quando um

material submetido a uma tensão axial, onde esse material se encontra na região elástica,

ocorria uma certa proporcionalidade entre as deformações lateral e a deforma longitudinal, ou

seja, a razão entre as deformações era uma constante (HIBBELER, 2010). Essa constante

passou a ser chamada coeficiente de Poisson representada pela letra grega 𝜈 (nu) e pode ser

expresso pela Equação 6:

𝜈 = −𝜖𝑙𝑎𝑡

𝜖𝑙𝑜𝑛𝑔 (6)

Onde:

𝜖𝑙𝑜𝑛𝑔 = deformação na direção longitudinal ou axial;

𝜖𝑙𝑎𝑡 = deformação na direção lateral ou radial;

21

Assim, para um dado material, pode ser calculado o coeficiente de Poisson que é

único para cada material. Na equação 6, o sinal negativo é devido quando o material se alonga

(deformação positiva) é provocada uma contração lateral (deformação negativa) e virse-versa.

3.2 CONCRETO

O concreto é considerado a mistura simples de cimento, areia, pedra e água, onde o

cimento é o aglomerante, já que possui a propriedade de ser ligante, pois permite que a areia e

pedra, que são os agregados, formem uma mistura homogênea, e que quando seca se torna

sólida (ADÃO; HERMERLEY, 2010). Portanto, o concreto é composto por três elementos

principais, aglomerantes, agregados e água.

3.2.1 Aglomerante

Aglomerante é um componente ativo do concreto, em geral pulverulentos, que tem

como função unir os grãos dos agregados.

Os aglomerantes podem ser classificados em três principais grupos, aéreos, os quais

endurecem por reação química com o gás carbônico os hidráulicos que endurem por ação da

água e os poliméricos que reagem através da polimerização de uma matriz (SENA, 2013).

No caso da fabricação do concreto, é utilizado um aglomerante hidráulico, que é o

Cimento Portland.

3.2.1.1 Cimento Portland

Cimento é uma aglomerante que endurece sob ação de água, sendo, portanto,

considerado um aglomerante hidráulico. No entanto, depois de endurecido, mesmo sob a ação

da água não se decompõe. Segundo Bauer (2011), o Cimento Portland é obtido pela

pulverização de clínquer constituído essencialmente de silicatos hidráulicos de cálcio,

contento também uma certa proporção de sulfato de cálcio natural e adições de certas

substâncias que pode modificar suas propriedades ou facilitam seu emprego. O clínquer é um

produto de natureza granulosa obtido a partir da calcinação (levado ao forno) de uma mistura

de calcário, argila e minério de ferro.

22

Resumidamente o Cimento Portland é composto por clínquer e gesso. É inserido

adições, no momento da mistura do gesso ao clínquer (moagem do clínquer), quando se

deseja obter características especiais.

As diferentes adições e diferentes proporções das mesmas na moagem do clínquer, são

produzidos diferentes tipos de Cimento Portland, onde se diferencia as propriedades químicas,

físicas e mecânicas do cimento.

Segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2002), o mercado

nacional disponibiliza 8 opções de Cimento Portland, que atem com igual desempenho aos

mais variados tipos de obras (Quadro 1).

Quadro 1 - Tipos de Cimento Portland comum e composto

Cimento Tipo Clínquer +

Gesso (%)

Escória

Siderúrgica

(%)

Material

Pozolânica

(%)

Calcário

(%)

Norma

Brasileira

CP I Comum 100 - - - NBR 5732

CP I - S Comum 99-95 1-5 1-5 1-5

CP II – E Composto 94-56 6-34 - 0-10 NBR

11578 CP II – Z Composto 94-76 - 6-14 0-10

CP II – F Composto 94-90 - - 6-10

CP III Alto-forno 65-25 35-70 - 0-5 NBR 5735

CP IV Pozolânico 85-45 - 15-50 0-5 NBR 5736

CP V -

ARI

Alta

Resistência

inicial

95-100 - - 0-5 NBR 5733

Fonte: Boletim técnico da ABCP, 2002.

3.2.2 Agregado

Agregado é definido como um material particulado, incoesivo, de atividade química

praticamente nula, constituído de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos.

O termo “agregado” é usado genericamente na tecnologia do concreto, pois em outros ramos

da construção é conhecido, conforme cada caso, pelo nome específico: fíler, pedra britada,

bica-corrida, rachão etc (BAUER, 2011). Os agregados são utilizados com duas finalidades

23

principais, a de resistir a esforços solicitantes e desgastes e a de reduzir o consumo do

aglomerante, que possui um valor aquisitivo bem maior que o dos agregados.

Podem ser classificados basicamente quanto à origem, segundo as dimensões das

partículas e segundo o peso específico aparente. Quanto a sua origem podem ser divididos em

naturais, que já se encontram em forma particular na natureza como areia e cascalho, e em

industrializados quando precisam passar por algum tipo de processo industrial, como a brita

(BAUER, 2011).

De acordo com a NBR 7211 – Agregados para concreto, os agregados podem ser

divididos em graúdos e miúdo, os agregados graúdos, são aqueles em que possuem

granulometria entre 4,75 e 75 mm. Já os agregado miúdos é definido pela NBR NM 52

(ABNT, 2003) como sendo o agregado em que a porção do mesmo passa na perneira de

abertura 4,75 mm e fica retido na peneira de abertura 0,075 mm.

Conforme o peso específico aparente do material que constitui as partículas, os

agregados são classificados em leves, médios e pesados (BAUER, 2011). Onde os leves

possuem massa específica menor que 1000 kg/m³, os médio possuem massa específica entre

1000 e 2000 kg/m³ e os pesados possuem sua massa específica maiores que 2000 kg/m³.

3.2.3 Água para o concreto

Um requisito muito importante para a água que vai ser adicionado ao concreto é que

ela seja isenta de impurezas, pois as impurezas podem prejudicar as reações dos componentes

integrantes do concreto, já que a água está diretamente relacionada a reação que ocorre com o

concreto para que haja o endurecimento (BAUER, 2011).

3.2.4 Dosagem do concreto

Para Chagas (2011), a dosagem é uma seleção e mistura de componentes do concreto

que tem a finalidade de obtenção de propriedade previamente estabelecidas, onde a resistência

do concreto torna-se um fator dependente da relação água cimento (a/c), da proporção de

materiais secos e do consumo de cimento por metro cúbico.

Inúmeros são os métodos para a realização da dosagem do concreto e uma das

variáveis principais para se realizar certo tipo de dosagem é a consistência desejada para o

concreto. Um dos principais métodos utilizado no Brasil é o método da ABCP. Assunção

(2002, apud RODRIGUES, 1998), “recomenda o uso dessa metodologia para concretos semi-

24

plásticos à fluído”. Ainda segundo Assunção (2002), esse método é uma modificação do

método americano proposto pela ACI (American Concrete Institute) para se realizar o traço

em função dos agregados utilizados no Brasil proposto pela NBR 7211/83 – Agregados para

Concreto, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). A realização desse tipo de

dosagem é exigido o conhecimento das propriedades do material como, o tipo de cimento,

massa específica e resistência aos 28 dias do cimento. Também deve-se conhecer as

propriedades dos agregados a serem utilizados.

Tendo a resistência aos 28 dias do concreto e as características do material adotado,

Assunção (2002, apud RODRIGUES, 1998) mostra que os passos para efetuar esse método de

dosagem para o concreto pode ser dividida da seguinte maneira:

1) Fixação do fator água/cimento (𝑓𝑎

𝑐) ou relação água/cimento (𝑎

𝑐⁄ ):

Para Assunção (2002, apud RODRIGUES, 1998), é feita a fixação desse parâmetro

tomando como referência os critérios de durabilidade e a resistência mecânica requerida pelo

concreto nas idades de interesse. Além disso, recomenda-se os valores da relação

água/cimento propostos pela norma NBR 6118/2003 ou mesmo os valores propostos pelo

American Concrete Institue (ACI) onde cada um disponibiliza de uma tabela. No entanto,

uma maneira de encontra a resistência mecânica é utilizando a NBR 12655 (ABNT, 1996),

onde no item 6.4.1 mostra como encontrar a resistência ao 28 dias do concreto através da

Equação 7.

𝑓𝑐𝑗 = 𝑓𝑐𝑘 + 1,65𝑥𝑆𝑑

(7)

Onde:

𝑓𝑐𝑗 = é a resistência média do concreto à compressão, prevista para a idade de j dias,

em megapascals;

𝑓𝑐𝑘 = é a resistência característica do concreto à compressão, em megapascals;

𝑆𝑑 = é o desvio-padrão da dosagem, em megapascals.

Segundo a NBR 12655 (ABNT, 1996), o valor de 𝑆𝑑 é adotado de acordo com a

condição de preparo, onde se tem as condições A, B e C. Na condição A os materiais cimento

25

e agregados são medidos em massa, a água de amassamento é medida em massa ou volume

com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados, se admite o 𝑆𝑑

igual a 4 MPa. Na condição B o cimento é medido em massa, a água de amassamento é

medida em volume mediante dispositivo dosador e os agregados medidos em massa

combinada com volume, o 𝑆𝑑 é igual a 5,5 MPa. Na C o cimento é medido em massa, os

agregados são medidos em volume, a água de amassamento é medida em volume e a sua

quantidade é corrigida em função da estimativa da umidade dos agregados e da determinação

da consistência do concreto e é admitido 𝑆𝑑 igual a 7 MPa.

O valor da relação água/cimento é estimado com base na curva de Abrams, que é

determinada em função do tipo de cimento e da resistência a compressão aos 28 dias. No

Entanto, quando não se tem disponível a curva de Abrams se faz a estimativa da relação

água/comento pela curva de Walz (Figura 4). Assim, tendo um cimento que possui uma

resistência normal aos 28 dias de 32 MPa, utilizando a Equação 7, encontrasse a resistência

média à compressão do concreto. Ligando os pontos da curva de 32 com a resistência média

adquirida (𝑓𝑐𝑗), é possível encontra o fator água/cimento no eixo horizontal na Figura 4.

Figura 4 - Curva de Walz.

Fonte: Assunção, 2002 apud Rodrigues, 1998.

26

2) Consumo de Água (𝐶𝑎):

O consumo de água pode ser adquirido em função do abatimento de tronco de cone e

do diâmetro máximo do agregado graúdo a ser utilizado no concreto (Quadro 2).

Quadro 2 – Estimativa do consumo de água por metro cúbico de concreto em função do

Diâmetro Maximo Característico do Agregado e do abatimento da mistura.

ABATIMENTO

DO TRONCO

DE CONE

DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA DO AGREGADO

GRAÚDO (𝜙𝑚á𝑥)

9,5 mm 19 mm 25 mm 32 mm 38 mm

40 a 60 mm 220 l/m³ 195 l/m³ 190 l/m³ 185 l/m³ 180 l/m³

60 a 80 mm 225 l/m³ 200 l/m³ 195 l/m³ 190 l/m³ 185 l/m³

80 a 100 mm 230 l/m³ 205 l/m³ 200 l/m³ 200 l/m³ 190 l/m³


Uma maneira experimental de se obter o consumo de água a ser utilizado, quando o

abatimento for maior do que 100 m, por exemplo, é através da Equação 8:

𝐶𝑎𝑟 = 𝐶𝑎𝑖𝑥 (

𝑆𝑇𝑟

𝑆𝑇𝑖)

0,1

(8)

Onde:

𝐶𝑎𝑟 = consumo de água requerido;

𝐶𝑎𝑖 = consumo de água inicial;

𝑆𝑇𝑟 = abatimento requerido;

𝑆𝑇𝑖 = abatimento inicial.

3) Consumo de cimento (𝐶𝑐):

Após se estimar o consumo de água e tendo o fator água/cimento fixado, o consumo

de cimento pode ser calculado utilizando a Equação 9:

𝐶𝑐 =

𝐶𝑎

𝑓𝑎

𝑐

(9)

27

Onde:

𝐶𝑐 = consumo de cimento por metro cúbico de concreto (kg/m³);

𝐶𝑎 = consumo de água por metro cúbico de concreto (l/m³);

𝑓𝑎

𝑐 = fator água/cimento (kg/kg).

4) Consumo de agregado graúdo (𝐶𝑏):

Segundo Assunção (2002), a ABCP determinou experimentalmente os valores

compactados a seco de agregado graúdo, por metro cúbico de concreto, em função do

Diâmetro Máximo característico do agregado graúdo e do Módulo de finura do agregado

miúdo (Quadro 3).

Quadro 3 – Volume compactado seco (𝑉𝑝𝑐) de agregado graúdo por metro cúbico de concreto

MÓDULO

DE FINURA

DA AREIA

DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA DO AGREGADO GRAÚDO

(𝜙𝑚á𝑥)

9,5 mm 19 mm 25 mm 32 mm 38 mm

1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845

2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825

2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805

2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785

2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765

2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745

3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725

3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705

3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685

3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665


Através da Equação 10 é possível estimar o consumo de agregado graúdo por metro

cúbico de concreto.

𝐶𝑏 = 𝑉𝑝𝑐𝑥𝛿𝑏

(10)

28

Onde:

𝐶𝑏 = consumo do agregado graúdo por metro cúbico de concreto (kg/m³);

𝑉𝑝𝑐 = volume compactado seco do agregado graúdo por m³ de concreto;

𝛿𝑏𝑐𝑝 = massa unitária compactada do agregado graúdo por m³ de concreto (kg/m³).

5) Consumo de agregado miúdo (𝐶𝑚);

Se estima o consumo de agregado miúdo a partir do consumo de cimento, consumo do

agregado graúdo e consumo de água como. Isso parte do princípio de que o volume de

concreto é formado pela soma dos volumes absolutos dos materiais que o constituem. O

volume de agregado miúdo para cada metro cúbico de concreto é dado pela Equação 11:

𝑉𝑚 = 1 − (

𝐶𝑐

𝛾𝑐+

𝐶𝑏

𝛾𝑏+

𝐶𝑎

𝛾𝑎)

(11)

Onde:

𝑉𝑚 = volume do agregado miúdo por metro cúbico de concreto (m³);

𝛾𝑐, 𝛾𝑏, 𝛾𝑎 = massa específica absoluta do cimento, agregado graúdo e da água,

respectivamente.

O consumo de areia por metro cúbico de concreto é obtido utilizando-se a Equação 12:

𝐶𝑚 = 𝑉𝑚𝑥𝛾𝑚

(12)

Onde:

𝐶𝑚 = consumo do agregado miúdo (areia) por metro cúbico de concreto (kg/m³);

𝛾𝑚 = massa específica absoluta do agregado miúdo (kg/m³).

6) Apresentação do traço de concreto:

Por fim, o traço do concreto com relação ao unitário do cimento, é dado pela

Expressão 13:

29

1,0:

𝐶𝑚

𝐶𝑐:𝐶𝑏

𝐶𝑐: 𝑎 𝑐⁄

(13)

3.2.5 Aditivo

Segundo Adão e Hemerley (2010), os aditivos para o concreto são substâncias

produzidas industrialmente, especialmente líquidas, viscosas ou em “pó”, onde são diluídas na

água de amassamento do concreto, em fase de preparo, para diversos objetivos. Esses

objetivos são para poder melhorar as características do concreto, como por exemplo, na

proteção contra agentes agressivos ao concreto, aumento de resistência mecânica, melhorar a

facilidade de execução da estrutura, correção de deficiências, economia de material,

aceleração ou retardamento de pega, aumento de impermeabilidade, redução de prazo de

desforma entre outros objetivos.

Os aditivos plastificantes ou superplastificantes possuem esse nome pelo fato de

mesmo ao reduzir a água de amassamento do concreto, que é o elemento que dá

trabalhabilidade ou plasticidade na massa fresca, ele consegue manter essa plasticidade ao

material fresco.

Uma das propriedades causadas pela adição não apenas de um, mas por uma série de

aditivos, que, talvez, é a propriedade que mais atrai os calculistas, é a resistência mecânica do

concreto. E para se obter um concreto com melhor resistência e mais durável, independente

do aditivo, deseja-se que o concreto tenha seus ingredientes naturais, com boa dosagem e

baixo fator água-cimento, 𝑓𝑎

𝑐≤ 0,50, para 𝑓𝑎

𝑐> 0,70, o concreto se transforma em uma

esponja (ADÃO; HEMERLEY, 2010).

3.2.6 Determinação do módulo de elasticidade do concreto

Foi visto anteriormente que de acordo com Hibbeler (2010) a lei de Hooke é a

proporcionalidade da tensão em relação a deformação, onde essa proporcionalidade é uma

constante chamada de Modulo de Elasticidade. Para Pinheiro (2007), a expressão do Módulo

de Elasticidade é aplicado apenas na parte retilínea da curva tensão versus deformação, e

quando não houver essa proporcionalidade, é obtido o Módulo de Deformação Tangente

Inicial, 𝐸𝑐𝑖 como mostra a Figura 5.

30

Figura 5 - Módulo de deformação tangente inicial.

Fonte: Pinheiro, 2007.

De acordo com Pinheiro (2007), o módulo de deformação tangente inicial pode ser

obtido através do ensaio determinado pela NBR 8522 (2008) – Concreto – Determinação do

módulo de deformação estática e diagrama tensão-deformação. Em alguns casos não é

possível encontrar o módulo de deformação tangente inicial. No entanto, é possível estimar

esse valor utilizando a resistência característica do concreto a compressão (𝑓𝑐𝑘) como mostra

a Equação 14.

𝐸𝑐𝑖 = 5600 𝑓𝑐𝑘1/2

(14)

Onde:

𝐸𝑐𝑖 = módulo de deformação tangente inicial;

𝑓𝑐𝑘 = resistência característica do concreto a compressão.

3.3 ENSAIO DE TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL

Durante a segunda Guerra Mundial, em 1943, o professor Fernando Luiz Lobo

Carneiro idealizou uma maneira para se analisar a resistência a tração do concreto. Por ele foi

criado o ensaio de tração por compressão diametral, que é um ensaio para analisar a tração no

concreto indiretamente. Por ter sido criado por um brasileiro, esse ensaio ficou conhecido

mundialmente por “ensaio brasileiro”, e é um dos ensaios mais utilizados para essa finalidade

31

por ser de fácil execução, pois é utilizado o mesmo corpo de prova do ensaio de compressão

(PINHEIRO, 2007).

A realização desse ensaio consiste em colocar o corpo de prova cilíndrico deitado

entre os pratos da máquina de ensaio, como mostrado na Figura 6, e submeter o corpo de

prova a uma carga diametralmente. Pode-se colocar ou não tiras de chapa dura de fibra de

madeira (conhecidas como friso) para a realização do ensaio, as tiras são especificadas pela

NBR 10024 (ABNT, 1989).

Figura 6 - Ensaio de tração por compressão diametral

Fonte: NBR 7222, 1994.

Segundo Falcão e Soares (2002), é fácil notar que a utilização do friso interfere nos

dados obtidos de tal maneira a diminuir o resultado das tensões de tração e nas deformações

horizontais como mostra a Figura 7.

32

Figura 7 - Interferência do friso no ensaio por compressão diametral. (a) Tensão de tração

uniforme devido a carga concentrada; (b) Tensões de tração não-uniformes devido a

influência do friso; (c) Deformações horizontais devido a carga concentrada; (d) Deformações

horizontais devido a influência do friso.

Fonte: Falcão e Soares, 2002.

A norma NBR 7222 (ABNT, 1994) mostra que a resistência à tração por compressão

diametral pode ser calculada pela seguinte Expressão:

𝑓𝑡,𝐷 =

2𝑃

𝜋𝐿𝐷=

𝑃

𝜋𝐿𝑅

(15)

Onde:

𝑓𝑡,𝐷 = resistência à tração por compressão diametral, expressa em MPa, com

aproximação de 0,05 MPa;

P = carga máxima obtida no ensaio (kN);

D = diâmetro do corpo-de-prova;

L = altura do corpo-de-prova;

Essa resistência à tração por compressão diametral, dada em MPa, é justamente a

tensão de tração diametral 𝜎𝑥 , que age perpendicularmente ao diâmetro do corpo de prova e é

utilizada para se obter o diagrama tensão-deformação.

Quando o corpo-de-prova é submetido a compressão diametral ele sofre tensões

multiaxiais. Para Hibbeler (2010), no ponto em que o corpo está sujeito a um estado tri axial,

com tensões 𝜎𝑥 , 𝜎𝑦, 𝜎𝑧 , surgi deformações associadas 𝜖𝑥, 𝜖𝑦, 𝜖𝑧 , que podem ser relacionadas

pela lei de Hooke, coeficiente de Poisson e o princípio da superposição. Por exemplo, para a

33

direção x, quando 𝜎𝑥 é aplicada, o elemento alonga-se na direção x e a deformação 𝜖𝑥′ nessa

direção é dada pela Equação 16:

𝜖𝑥′ =

𝜎𝑥

𝐸

(16)

Para aplicação de 𝜎𝑦 a deformação na direção x é exibida através da Equação 17:

𝜖𝑥′′ = −𝜈

𝜎𝑦

𝐸

(17)

E a tensão 𝜎𝑧 provoca uma contração na direção x (Equação 18).

𝜖𝑥′′′ = −𝜈

𝜎𝑧

𝐸

(18)

Pelo princípio da superposição, a deformação normal 𝜖𝑥 pode ser escrita como mostra

a Equação 19. É possível o desenvolvimento para as deformações normais das direções y e z

(Equações 20 e 21, respectivamente).

𝜖𝑥 =

1

𝐸[𝜎𝑥 − 𝜈(𝜎𝑦 + 𝜎𝑧)]

(19)

𝜖𝑦 =

1

𝐸[𝜎𝑦 − 𝜈(𝜎𝑥 + 𝜎𝑧)]

(20)

𝜖𝑧 =

1

𝐸[𝜎𝑧 − 𝜈(𝜎𝑥 + 𝜎𝑦)]

(21)

Porém, para uma análise de ensaio laboratorial é conveniente tratar apenas do estado

plano de tensão-deformação, ou seja, é considerado apenas as direções em um plano x e y.

Assim a deformação, pode ser calculada pela Equação 22.

34

𝜖𝑥 =

1

𝐸(𝜎𝑥 − 𝜈𝜎𝑦)

(22)

Onde :

𝐸 = Módulo de Elasticidade do material

𝜈 = Coeficiente de Poisson;

3.3.1 Relação entre os resultados de ensaio de tração

A resistência à tração obtida através do ensaio de compressão diametral (tração indireta)

é diferente da resistência obtida através de tração direta. Por esse motivo, é preciso estimar

um coeficiente de conversão, pois na falta de ensaios, se ter a possibilidade de estimar a

resistência à tração por compressão diametral através de ensaios de compressão (PINHEIRO,

2007). Portanto, segundo Pinheiro (2007), para se chegar na resistência a tração do concreto a

tração por compressão diametral primeiro se estima a resistência média do concreto à tração

pela Equação 23 e através desse resultado se estima a resistência do concreto à tração por

compressão diametral utilizando a Equação 24.

𝑓𝑐𝑡𝑚 = 0,3 ∗ 𝑓𝑐𝑘

23⁄

(23)

𝑓𝑐𝑡,𝑠𝑢𝑝 = 1,3 ∗ 𝑓𝑐𝑡𝑚 (24)

Onde:

𝑓𝑐𝑡𝑚 = resistência média do concreto à tração, em MPa;

𝑓𝑐𝑘= resistência característica do concreto à compressão, em MPa;

𝑓𝑐𝑡𝑘,𝑠𝑢𝑝 = resistência do concreto a tração por compressão diametral, em MPa.

3.4 EXTENSOMETRIA ÓPTICA POR CORRELAÇÕES DE IMAGENS

Para analisar estruturas quando submetidas a esforços externos, é requerido o

conhecimento das tensões, deformações e deslocamentos ocasionados por esses esforços

(AFFONSO, 2011). Para a análise dos deslocamentos, é preciso de artifícios com alta

precisão de medição, já que em alguns casos, como na maioria das estruturas da construção

35

civil, o deslocamento das mesmas são quase que imperceptíveis a olho nu quando submetidas

a esforços externos. Um dos elementos mais conhecidos para se determinar os deslocamentos

de corpo de prova, quando submetidos a carregamentos, são os extensômetros. Através deles,

com a análise de deslocamentos é possível se obter a deformação média. Segundo França

(2011), os extensômetros podem ser classificados em mecânicos, ópticos, elétricos de

indução, elétricos de resistência, acústico ou de cordas vibrantes e de semi-condutores. Essa

classificação depende do princípio de funcionamento do extensômetro.

A extensometria óptica tem destaque entre os mais diversos extensômetros, pois a

extensiometria óptica, pelo método de correlação de imagens, transmite alta precisão e

confiabilidade dos resultados em todas as direções do plano estudado (SENA, 2013).

Para obtenção dos dados nesse método de extensiometria óptica, é utilizado o

programa computacional Correli 𝑄4𝐿𝑀𝑇 que mede deslocamentos e deformações em materiais

por correlação digital de imagem, onde esse programa é implementado no software

MATLAB. Na correlação de imagens é utilizada várias fotografias por segundo durante todo

o ensaio. Para isso, é necessário uma câmera de alta definição. Além disso, para que seja

efetuada a correlação e os cálculos de deslocamentos corretamente no programa, o corpo de

prova deve ser texturizado homogeneamente (Figura 8) com níveis de cinza (FRANÇA,

2011).

A correlação de imagem do Correli 𝑄4𝐿𝑀𝑇consiste em comparar uma imagem de

referência do material sem deformação e outras diversas imagens durante o ensaio, quando o

corpo está sofrendo deformação. Porém, todas as imagens tiradas durante o ensaio devem ser

comparadas a imagem de referência. Para se efetuar os cálculos da deformação ocorrida

durante o ensaio, é feita a escolha de uma área quadrada que deve ser analisada, chamada de

região de interesse (ROI), em pequenas regiões dessa área é gerado diretrizes chamadas de

zonas de interesse (ZOI). Com isso, o programa reconhece cada zona escolhida e baseia-se na

escala de cinza para diferencia-las. Então, a partir dessa diferença e da distorção sofrida entre

a zona de referência e a do material já deformado, se obtém o cálculo dos campos de

deslocamento em pixels (SENA, 2013).

36

Figura 8 - Corpo de prova texturizado


37

4 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 MATERIAIS

4.1.1 Aditivo

O aditivo utilizado para a realização desse trabalho foi o aditivo plastificante – redutor

de água para concreto – onde no manual dele consta as seguintes notações:

Características do material:

Líquido marron escuro, isento de cloreto;

Densidade: 1,22 g/cm³;

Composição básica: lignosulfatos;

Validade: 6 meses;

Consumo:

De 0,2 a 0,3 % sobre a massa de cimento; ou

0,17 a 0,25 l de aditivo para cada 100 kg de cimento;

Mediante a realizações de ensaios, pode-se utilizar dosagens maiores;

Campo de Aplicação:

Concreto com altas resistências;

Concreto bombeados;

Concreto aparentes;

Modo de Usar:

Preparo:

Adicionar o aditivo à água de amassamento do concreto;

Aplicação:

Pode-se reduzir a quantidade de água em relação ao concreto padrão,

verificando-se antes a trabalhabilidade desejada;

Embora possa apresentar consistência mais incorporada ao sair da

betoneira, o concreto aditivado com esse aditivo é facilmente adensável, o

que evita a ocorrência de segregação e bicheiras;

Armazenamento:

Estocar o produto em local coberto, fresco, seco e ventilado, fora do alcance de

crianças e animais e longe de fontes de calor;

38

Atenção:

Aconselha-se sempre a realização de ensaios preliminares, nas mesmas

condições da obra, para determinar a dosagem ideal do produto e a sua

compatibilidade com o cimento a ser usado;

Nota: A temperatura ideal do concreto para uso no estado fresco é na faixa de

15 a 27º C, onde se obtém a melhor eficiência da característica do aditivo. Nas

demais temperaturas poderá surgir problemas reológicos no concreto e

ineficiência no desempenho do aditivo;

Embalagens:

Balde de 20 kg;

Tambor de 230 kg;

Equipamentos de Proteção:

Óculos de Segurança;

Avental de PVC:

Luvas de borracha.

4.1.2 Corpos de prova

Nesse trabalho é utilizado dois tipos de corpos de prova, com e sem aditivo, fabricados

de acordo com a NBR 5738 (ABNT, 2003).

4.1.2.1 Dimensões dos corpos de prova

De acordo com a NBR 5738 (ABNT, 2003), as dimensões para a realização dos

ensaios em corpos de prova cilíndricos tem como referência seus diâmetros, que variam de

100 mm à 450 mm. Para o ensaio de compressão diametral, segundo a NBR 7222 (ABNT,

1994), a relação comprimento/diâmetro pode ser 1 ou 2. Por motivos de adaptação com as

condições disponíveis, como por exemplo, a máquina de ensaios que tem seu limite de carga

até 100 KN, os corpos de prova foram feitos nas menores dimensões exigidas pela norma, que

são corpos de prova com diâmetro 100 mm e comprimento 200 mm, cujo volume é 0,00157

m³.

39

4.1.2.2 Cura do Concreto

A cura do concreto é feita colocando-se os corpos de prova, após 24 horas de sua

moldagem, submersos em água. De acordo com a NBR 5739 (ABNT, 2007), a cura para

ensaio pode ser de vinte e quatro horas, três, sete, vinte e oito, sessenta e três ou noventa e um

dias. No entanto, o recomendável é que verifique a resistência aos 28 dias, pois aos 28 dias o

concreto já atingiu quase que 95% da sua resistência e os incrementos desta são muito lentos a

partir de 28 dias. Essa cura tem o objetivo de manter o cimento saturado para evitar a

evaporação da água, no intuito de continuar a hidratação do cimento até que se chegue a uma

resistência característica alta.

4.1.3 Máquina de ensaio

Os ensaios foram realizados no Laboratório de Engenharia Mecânica da UFERSA,

onde para a realização dos ensaios utilizou-se uma máquina da marca EMIC, modelo

DL10000, que pode ser vista na Figura 9.

Figura 9 - Máquina de ensaio universal

Fonte: SENA, 2013.

40

As característica da máquina DL10000, segundo o manual de instruções, estão citadas

a seguir:

Capacidade: 10.000 kgf (100 kN);

Tipo: bifuso de bancada, com duas colunas guias cilíndricas paralelas;

Acionamento: fusos de esferas recirculantes;

Faixa de velocidades: 0,01 a 500 mm/min;

Medição de força: Através de células de carga intercambiáveis;

Classe de medição de força: classe 1 segundo a norma NM ISO7500-1 (Classe 0,5

sob consulta), fornecida com certificado de calibração RBC (Rede Brasileira de

Calibração);

Compatibilidade eletromagnética: máquina de linha certificada segundo Norma

IEC 61000 contra interferência eletromagnética por membro da RBLE (Rede

Brasileira de Laboratórios de Ensaios);

Medição do deslocamento: sensor óptico (encoder), com resolução de 0,01 mm;

Indicação de força e deslocamento: através de programa computacional (janela

tipo display para acompanhamento dos valores em tempo real);

Extensometria: dois canais;

Saída de dados: digital através de porta serial RS232;

Análise de dados e controle de ensaio: através de programa computacional;

Console (teclado ou joystick): com funções básicas de movimentação para ajustes

de acessórios;

Curso útil: 1200 mm;

Distância entre colunas: 400 mm;

Altura: 1920 mm;

Largura: 920 mm;

Profundidade: 500 mm;

Peso aproximado: 420 kgf;

Alimentação: 220 V AC 50/60 Hz;

Consumo máximo: 704 VA.

41

4.1.4 Câmera fotográfica

Há diversas máquinas de alta definição que podem ser utilizadas nesse método de

extensometria óptica, dentre elas, a máquina utilizada para esses ensaios foi a câmera Nikon

D40 (Figura 10).

Figura 10 - Câmera Nikon D40

Fonte: Disponível em: http://www.dpreview.com/reviews/NikonD40/Images/frontview.jpg, Acesso em 03

agosto de 2013.

Essa câmera possui as seguintes características:

Tipo: Câmera digital reflex de objetiva simples com objetivas interpermutáveis.

Píxeis efetivos: 6,1 milhões.

Tamanho de imagem: 3.008×2.000 (Grande); 2.256×1.496 (Médio); 1.504×1.000

(Pequeno).

Servo da objetiva: Focagem automática (AF): AF de servo simples instantâneo (AF-

S); AF de servo contínuo (AF-C); seleção automática de AF-S/AF-C (AF-A);

seguimento da focagem previsível ativado automaticamente em função do estado do

motivo; Focagem manual (M).

Espelho reflex: Retorno rápido.

Seleção da área de focagem: A área de focagem pode ser selecionada entre 3 áreas de

focagem.

42

Ampliação: Aproximadamente 0,8× (objetiva de 50 mm em infinito; –1,0m-1).

Cobertura da imagem: Aproximadamente 95% da objetiva (vertical e horizontal).

4.2 MÉTODOS

4.2.1 Fabricação dos corpos de prova

4.2.1.1 Corpos de prova sem aditivo

Na produção dos corpos de prova sem aditivo foi utilizado um traço de concreto para

um 𝑓𝑐𝑘 de 25 MPa contendo a mistura de cimento Portland Composto (CP II - F) com 32 MPa

de resistência aos 28 dias; agregado miúdo com granulometria entre 0,075 a 4,75 mm e

agregado graúdo brita – com granulometria entre 4,75 mm e 19 mm. No entanto, teve uma

modificação no fator água/cimento, afim de melhorar a trabalhabilidade do concreto.

4.2.1.1.1 Traço dos corpos de prova sem aditivo

O traço foi feito baseado no método da ABCP como segue:

Características dos materiais:

- Cimento:

CP II – F

𝛾𝑐 = 3100 kg/m³

- Agregado miúdo:

Módulo de finura = 2,8

𝛾𝑚 = 2600 kg/m³

- Agregado graúdo (brita granítica):

𝐷𝑚á𝑥 = 19 mm

𝛾𝑏 = 2700 kg/m³

𝛿𝑏𝑐𝑝 = 1500 kg/m³

43

- Concreto:

𝑓𝑐𝑘(Projeto) = 25 MPa

Brita granítica

Condições de preparo – A (𝑆𝑑 = 4 MPa de desvio padrão - materiais medidos em

peso)

Abatimento inicial = 110 ± 10 mm

- Memorial de cálculos para o traço:

1) Resistência aos 28 dias:

Para uma resistência requerida de 25 MPa e utilizando a condição A, através da

Equação 7 é calculada a resistência à compressão do concreto requerida aos 28 dias

em MPa.

𝑓𝑐𝑗 = 𝑓𝑐𝑘 + 1,65𝑆𝑑

𝑓𝑐𝑗 = 25 + 1,65𝑥4 = 31,6 𝑀𝑃𝑎

2) Relação água/cimento:

De acordo com a curva de Walz, Figura 4, para a resistência requerida aos 28 dias de

31,6 MPa, e um cimento com resistência normal aos 28 dias de 32 MPa, é requerido um fator

água/cimento de 0,5 (𝑓𝑎

𝑐= 0,50) para se obter uma 𝑓𝑐𝑘 igual a 25 MPa. No entanto, para

melhorar a trabalhabilidade do concreto, foi aumentado o fator água cimento em 20%, de 0,50

para 0,60. Com esse aumento no 𝑓𝑎

𝑐 é previsível que haja uma redução considerada na

resistência do concreto. Porém, o objetivo desse trabalho é analisar a porcentagem de ganho

de resistência a tração do concreto com aditivo em relação ao sem aditivo, para uma mesma

trabalhabilidade não necessitando de verificar a resistência requerida.

44

3) Consumo de água (𝐶𝑎):

De acordo o método da ABCP o consumo de água é baseado no abatimento e no

diâmetro máximo do agregado graúdo, porém, o Quadro 2 que estima o consumo de água está

limitado para um abatimento requerido máximo de 80 a 100 mm. No entanto, através da

Equação 8 é possível calcular o consumo de água requerido. Com um consumo de água inicial

de 200 l/m³ para se obter um abatimento de 140 mm e para um abatimento inicial de 110 mm

tem-se:

𝐶𝑎𝑟 = 𝐶𝑎𝑖𝑥 (𝑆𝑇𝑟

𝑆𝑇𝑖)

0,1

𝐶𝑎𝑟 = 200𝑙/𝑚³ 𝑥 (140 𝑚𝑚

110 𝑚𝑚)

0,1

= 204,88𝑙

𝑚3

Chegando-se a um consumo de água (𝐶𝑎) aproximadamente igual a 205 𝑙𝑚³

⁄ .

4) Consumo de cimento (𝐶𝑐):

Considerando um litro de água igual a 1 kg, temos: 𝐶𝑎 = 205𝑘𝑔

𝑚³.

Assim, para o fator água cimento de 0,60, temos:

𝐶𝑐 = 𝐶𝑎

𝑓𝑎

𝑐

=205

𝑘𝑔𝑚³

⁄

0,60= 341,67 𝑘𝑔

5) Consumo de agregado graúdo (𝐶𝑏):

O agregado graúdo calculado baseado pela dimensão máxima escolhida e pelo módulo

de finura da areia, para um módulo de finura de 2,8 e um diâmetro máximo de 19 mm de

acordo com o Quadro 3, temos o volume de brita igual a 0,670 m³.

O consumo de agregado graúdo por metro cúbico de concreto é estimado pela

Equação 13:

𝐶𝑏 = 𝑉𝑏𝑥𝛿𝑏𝑐𝑝 = 0,670𝑚3𝑥1500𝑘𝑔

𝑚³= 1005 𝑘𝑔

45

6) Consumo de agregado miúdo (𝐶𝑚):

O volume de agregado miúdo para cada metro cúbico de concreto é dado pela Equação

11:

𝑉𝑚 = 1 − (𝐶𝑐

𝛾𝑐+

𝐶𝑏

𝛾𝑏+

𝐶𝑎

𝛾𝑎) = 1 − (

341,67𝑘𝑔

3100 𝑘𝑔 𝑚³⁄+

1005𝑘𝑔

2700 𝑘𝑔 𝑚³⁄+

205

1000 𝑘𝑔 𝑚³⁄)

𝑉𝑚 = 0,313𝑚³

E o consumo de areia por metro cúbico de concreto é obtido pela equação 12:

𝐶𝑚 = 𝑉𝑚𝑥𝛾𝑚 = 0,313𝑚3𝑥2600𝑘𝑔

𝑚³= 812,66 𝑘𝑔

Chega-se a um consumo de 812,66 kg de agregado miúdo por metro cúbico de

concreto.

7) Traço gerado: (cimento:areia:brita:água):

𝐶𝑐

𝐶𝑐:𝐶𝑚

𝐶𝑐:𝐶𝑏

𝐶𝑐:𝐶𝑎

𝐶𝑐=

341,67𝑘𝑔

341,67𝑘𝑔:812,66𝑘𝑔

341,67𝑘𝑔:

1005𝑘𝑔

341,67𝑘𝑔:

205𝑘𝑔

341,67𝑘𝑔

Com esses dados foi obtido um traço como mostrado no Quadro 4:

Quadro 4 - Traço dos corpos de prova sem aditivo

Cimento(kg/kg) Agregado

Miúdo(kg/kg)

Agregado

Graúdo(kg/kg)

Relação Água/Cimento

(kg/kg)

1 2,378 2,940 0,600


Através desse traço foi feita a verificação de consistência utilizando o método de

abatimento de tronco de cone prescrito na NBR NM 67 (ABNT, 1996). Para essa verificação

foi feito o traço em proporção de materiais para 3 corpos de prova (Quadro 5) de volume igual

a 0,00157 m³, que é a quantidade necessária de material para se realizar esse ensaio. Nessas

proporções já foram adicionado 20% de perdas que são recomendados.

46

Quadro 5 - Traço para o abatimento dos corpos de prova sem aditivo

Quantidade de

corpos de prova Cimento (kg)

Agregado Miúdo

(kg)

Agregado Graúdo

(kg) Água (kg)

3 1,932 4,593 5,680 1,16


Com esse traço se chegou a um abatimento de tronco de cone de 140±20 mm.

4.2.1.2 Corpos de prova com aditivo

Para a produção dos corpos de prova com aditivo foi utilizado o mesmo traço, porém

reduzindo 20% na água de amassamento. Utilizou-se o aditivo plastificante já mencionado. O

cálculo do aditivo foi feito procurando chegar a mesma trabalhabilidade do concreto feito

anteriormente. Foi adicionado diferentes porcentagens do aditivo e realizado testes de

abatimento de tronco de cone segundo a NBR NM 67 (ABNT, 1996) para se chegar ao

mesmo abatimento, de 140±20 mm, do concreto de sem aditivo.

4.2.1.2.1 Traço dos corpos de prova com aditivo

- 1ª Tentativa:

A primeira tentativa foi utilizado as porcentagens indicadas no manual técnico do

aditivo, onde se recomenda a utilização de 0,17 a 0,25 litros de aditivos para cada 100 kg de

cimento que equivale 0,2 a 0,3 % de aditivo sobre a massa de cimento, no entanto, esse

manual atenta para que, mediante a realização de ensaios pode-se utilizar dosagens maiores.

Assim, utilizando um valor de 0,24 litros de aditivos para cada 100 kg, equivalente a 0,29%

sobre a massa de cimento, o consumo de aditivo (𝐶𝑎𝑑) em ml para ser adicionado a água de

amassamento é dado por:

𝐶𝑎𝑑 = 0,24 𝑙

100 𝑘𝑔 𝑥 1,932 𝑘𝑔 = 0,00464 𝑙 𝑥

1000 𝑚𝑙

1 𝑙

𝐶𝑎𝑑 = 4,64 𝑚𝑙

47

Portanto, com o traço do Quadro 5, foi reduzido em 20% a água de amassamento e

adicionado 4,64 ml do aditivo para se fazer 3 corpos de prova com o objetivo de verificar a

consistência do concreto (Quadro 6).

Quadro 6 - Traço para o abatimento dos corpos de prova com aditivo - 1ª tentativa

Quantidade de


Agregado

Miúdo (kg)

Agregado

Graúdo (kg) Água (kg) Aditivo (ml)

3 1,932 4,593 5,680 0,966 4,64


Com esse traço foi realizado o teste de tronco de cone e verificado que o abatimento

foi apenas de 30 mm. Por isso foi realizada outra tentativa com o aditivo.

-2ª Tentativa:

Nessa tentativa foi utilizado uma dosagem passando do indicado pelo manual.

Utilizando 0,29 litros para cada 100 kg, ou 0,354% sobre a massa de cimento.

𝐶𝑎𝑑 = 0,29 𝑙

100 𝑘𝑔 𝑥 1,932 𝑘𝑔 = 0,0056 𝑙 𝑥

1000 𝑚𝑙

1 𝑙

𝐶𝑎𝑑 = 5,60 𝑚𝑙

Chegando ao traço como mostra o Quadro 7:


Quantidade de


Agregado

Miúdo (kg)

Agregado


3 1,932 4,593 5,680 0,966 5,60


Com esse traço foi obtido um abatimento apenas de 80 mm.

48

-3ª Tentativa:

Com a segunda tentativa foi observado que a fração aumentada foi pouca para se obter

o abatimento desejado. Portanto, na 3ª tentativa será utilizado 1,23 litros para cada 100 kg, ou

1,5% de aditivo sobre a massa de cimento.

𝐶𝑎𝑑 = 1,229 𝑙

100 𝑘𝑔 𝑥 1,932 𝑘𝑔 = 0,02374 𝑙 𝑥

1000 𝑚𝑙

1 𝑙

𝐶𝑎𝑑 = 23,74 𝑚𝑙

Com essa quantidade de aditivo foi obtido o traço mostrado no Quadro 8:


Quantidade de


Agregado

Miúdo (kg)

Agregado


3 1,932 4,593 5,680 0,966 23,74


Através da porcentagem de aditivo no concreto obtida com a 3ª tentativa é possível

adquirir uma consistência similar à do concreto sem aditivo, com um abatimento de 140±20

mm.

Feito o traço do concreto com e sem aditivo, os corpos de prova sem aditivos foram

colocados na cura após 24 horas como prescrito no item 4.1.2.2. Já os corpos de prova com

aditivo foram colocados na cura após 48 horas, pois as 24 horas após suas confecções ainda se

encontravam úmidos.

4.2.2 Montagem

Para a realização do ensaio de tração por compressão diametral é utilizado os pratos de

compressão na máquina de ensaio EMIC DL 10000. O corpo de prova é centralizado em cima

do prato inferior, que é um prato fixo, então é descido o prato superior até encostar no corpo

de prova sem constatar nenhuma força excessiva no mesmo. Em cima de um tripé, é

posicionada a máquina fotográfica de frente para a máquina e com o foco direcionado para a

circunferência do corpo de prova como mostra a Figura 11.

49

Figura 11 - Montagem para iniciar o ensaio.

Fonte: SENA, 2013.

Os pratos da máquina de compressão possuíam diâmetro de apenas 160 mm, no

entanto, o menor molde que havia no Laboratório de Ensaios Materiais, na UFERSA, onde

foram feitos os corpo de prova, era de 100 mm de diâmetro e 200 mm de comprimento. Isso

inviabilizou a análise adequada do ensaio, pois se colocado o corpo de prova no meio, ficaria

espaços no comprimento do corpo de prova sem ser comprimido. Então o corpo de prova,

após ser centralizado no meio dos pratos, foi distanciado para trás de 20 mm da frente dos

pratos como mostra a Figura 12. Pode ser mostrado um esquema do posicionamento dos

corpos de prova na Figura 13. Com esse posicionamento a parte frontal do corpo de prova que

é a parte que está direcionado para a câmera será comprimida uniformemente, provavelmente

mostrando um comportamento desejado no ensaio, já a parte de trás do corpo de prova não

será comprimida pelo prato e provavelmente não será rompida como a da frente. Contudo, o

rompimento da parte da frente já é o suficiente para se ter uma análise um tanto adequada

através da correlação de imagens.

50

Figura 12 - Posicionamento do corpo de prova na máquina.


Figura 13 - Esquema do posicionamento do corpo de prova na máquina


O computador utilizado para a conexão com a máquina foi o do próprio Laboratório de

Mecânica da UFERSA, pois onde já se tinha o programa padrão das máquinas EMIC, o

programa computacional TESC. Os parâmetros utilizados foram baseados no tipo de material

que será feito o ensaio e nas dimensões do material. A velocidade do ensaio foi escolhida de

51

modo que o material se rompesse entre 2 à 3 minutos, pois o desejado seria obter uma

imagem a cada 1 segundo, para que no final do ensaios obtivéssemos de 120 a 180 fotos, que

já é um número adequado de imagens para serem analisadas pelo programa Correli 𝑄4𝐿𝑀𝑇

com mais precisão para todo o ensaio.

Assim, no programa computacional foi registrado as seguintes opções:

Caracterização da área: particular para cada ensaio;

Resultados a serem apresentados no final do ensaio: Força máxima;

Velocidade do ensaio: 0,01 mm/s;

Limite de força: 100kN (limite da máquina);

Limite de deslocamento: 10 mm;

Quando parar o ensaio: quando um dos limites acima for alcançado;

4.2.3 Parâmetros de correlação

Algumas variáveis utilizadas na análise das imagens são apresentada no Quadro 9.


aditivo

Velocidade do

ensaio

Número de

imagens

Número do

incremento

Number of scales

(número de

escalas)

0,01 mm/s 97 1 3

ZOI size ZOI shift

Max. Number of

interations

(Número máximo

de interações)

Dinamic range

32 pixels 32 pixel 5 8 bit


Os parâmetros para a realização da correlação das imagens dos corpos de prova sem

aditivos estão dispostos no Quadro 10.

52


aditivo

Velocidade do

ensaio

Número de

imagens

Número do

incremento

Number of scales

(Número de

escalas)

0,01 mm/s 70 1 3

ZOI size ZOI shift Max. Number of

interations Dinamic range

32 pixels 32 pixel 5 8 bit


4.2.4 Virtual gauges

O programa Correli Q4LMT disponibiliza a função gauge, que é uma ferramenta similar

a um strain gauge, onde possibilita o cálculo da deformação média de uma imagem analisada.

Como é possível encontrar a deformação média computacionalmente, essa ferramenta é

denominada virtual gauge. Para a análise dessa deformação é feito uma área retangular com

tamanho variado, que pode ser a critério de quem manuseia o virtual gauge, com o cuidado de

tentar pegar a área na figura onde provavelmente ocorrerá a deformação no corpo de prova,

que no caso específico seria aproximadamente no meio da circunferência, de cima para baixo.

A análise das propriedades do material pode ser feita utilizando apenas um gauge. Para

a análise das propriedade do corpo de prova com aditivo foram utilizados os gauges

posicionados como mostra a Figura 14. Para a análise do corpo de prova sem aditivos foram

localizado os gauges como mostra a Figura 15.

53

Figura 14 - Posicionamento dos gauges no corpo de prova com aditivo


Figura 15 - Posicionamento dos gauges no corpo de prova sem aditivo


54

4.2.5 Obtenção das curvas

Com o virtual gauge é possível obter-se os dados de deformação nas direções axial e

lateral, onde foram dispostos em forma de tabela. Nesta tabela foi adicionada ao lado das

colunas de deformação outra coluna contendo os valores de tempo, que variou de 0 a 235

segundos para os corpos de prova com aditivo e de 0 a 173 segundos para os corpos de prova

sem aditivo. Essa variação é de acordo com o número de imagens que foram executadas no

Correli Q4LMT.

Com os dados obtidos da máquina EMIC DL 10000 é criada uma segunda planilha,

onde continha os dados de força aplicada e de tempo do ensaio. Assim, com esses dados de

força, a tensão de tração pôde ser calculada através da Equação 15.

Foram obtidas 97 imagens do ensaio até o momento da ruptura para os corpos de

prova com aditivos e 70 imagens para os sem aditivos. Essas imagens foram capturadas com

uma frequência de aquisição de 1 imagem a cada 2,5 segundo em média. Foi necessário um

interpolação dos dados de tempo e tensão extraídos da máquina para aquisição dos valores de

tensão referentes aos tempos dos valores de deformação.

4.2.6 Propriedades dos materiais

Utilizando a técnica da correlação de imagens juntamente com os dados dos ensaios

obtidos através da interface TESC foi possível a determinação das seguintes propriedades do

concreto com e sem aditivo.

4.2.6.1 Força máxima

Os valores de força máxima ou força de ruptura para o concreto com e sem aditivo

foram adquiridos através dos dados da máquina de ensaios, que ao se realizar cada ensaio, ela

disponibiliza os valores de tempo, deslocamento e força. Com os dados de força e

deslocamento é possível fazer um gráfico para melhor visualizar o ponto máximo da força

requerida para romper os corpos de prova (Figura 16).

55

Figura 16 - Determinação da força máxima pelo método empírico do diagrama


4.2.6.2 Tensão máxima

Para se obter as tensões máximas foi utilizado a Equação 15:

𝜎𝑥 = 2𝑃

𝜋𝐷𝐿=

𝑃

𝜋𝑅𝐿

Onde o diâmetro e o comprimento dos corpos de prova era constante para cada corpo

de prova durante o ensaio. Já o valor de força era o valor máximo alcançado no ensaio, ou

seja, o valor de força que foi necessário para a ruptura do material.

56

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES

5.1 ENSAIO DE TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL (DADOS DA

MÁQUINA)

Foram submetidos 6 corpos de prova ao ensaio de tração por compressão diametral até a

ruptura do material, 3 corpos de prova com aditivo, onde foram marcados com o nome de CP

01 AD_DIC, CP 02 AD e CP 03 AD, respectivamente. O primeiro corpo de prova recebeu a

terminologia DIC, que quer dizer Correlação Digital de Imagem em tradução do inglês,

porque é o corpo de prova com aditivo em que se realizou a correlação de imagens. Os outros

3 corpos de prova foram sem aditivo, onde receberam a marcação com os nomes de CP 01

SA_DIC, CP 02 SA e CP 03 AS, respectivamente. Da mesma maneira do primeiro corpo de

prova com aditivo, o primeiro corpo de prova sem aditivo recebeu a terminologia DIC para

denotar a realização da correlação de imagens com esse corpo de prova.

Através desse ensaio é possível obter algumas características do concreto. O Quadro 11

mostra alguns parâmetros para a realização dos ensaios de tração por compressão diametral.

Quadro 11 - Parâmetros dos ensaios

Ensaio Velocidade do ensaio Idade do concreto ensaiado

(dias)

CP 01 AD_DIC 0,01 mm/s 30

CP 02 AD 0,01 mm/s 30

CP 03 AD 0,01 mm/s 30

CP 01 SA_DIC 0,01 mm/s 35

CP 02 SA 0,01 mm/s 35

CP 03 SA 0,01 mm/s 35


5.1.1 Corpo de prova com aditivo

Os três corpos de prova com aditivo foram ensaiados com 28 dias de cura. A partir dos

dados de força e deslocamento obtidos através dos ensaios informados pela máquina de

57

ensaio, tornou-se possível a obtenção das curvas de força versus deslocamento dos três corpos

de prova com aditivo (Figura 17).

Figura 17 - Curvas de força versus deslocamento dos corpos com aditivo


Através do diâmetro, comprimento do corpo de prova, e dos valores de força,

adquiridos no ensaio, utilizando a Equação 15, foi possível obter um diagrama de tensão

versus deslocamento (Figura 18).

58

Figura 18 - Curva de tensão versus deslocamento dos corpos de prova com aditivo


A partir da duas curvas da Figura 17 e Figura 18 é notado que as curvas do CP 02 AD

e do CP 03 AD já começam com um comportamento bem inclinados enquanto que a curva do

CP 01 AD_DIC inicia sem inclinação e depois é que ocorre a inclinação da curva. Isso pode

ser explicado pelo fato do corpo de prova CP 01 AD_DIC ter ficado com um mau

posicionamento entre os pratos da máquina, que pode ter sido causado pelo formato

desuniforme do molde utilizado para sua confecção. Assim, quando o prato superior começou

a descer, foi se acomodando aos poucos em todo o comprimento a ser tocado do corpo de

prova. Com essa acomodação a máquina ainda não aplicava carga excessiva em toda a parte

do corpo de prova, depois de tocar toda a parte do corpo de prova entre os pratos é que

começou a aplicação uniforme da carga.

Baseando-se nesses dois diagramas pôde-se estimar a Força máxima e a Tensão

máxima (Quadro 12).

59

Quadro 12 - Força máxima e tensão máxima dos corpos de prova com aditivo

CP 01 AD_DIC CP 02 AD CP 03 AD Média

Força máxima

(N) 30758 37204 44981 34986,67

Tensão máxima

(MPa) 1,399 1,692 2,029 1,556


5.1.2 Corpos de prova sem aditivo

Os corpos de prova sem aditivos CP 01 SA_DIC, CP 02 SA e CP 03 SA foram

ensaiados com idade de 35 dias após sua produção e 34 dias de cura. Com os dados de força e

deslocamento obtidos do ensaio, pôde-se traçar as curvas de força versus deslocamento

(Figura 19) e posteriormente a de tensão versus deslocamento (Figura 20).

Figura 19 - Curva força versus deslocamento dos corpos de prova sem aditivo


60

Figura 20 - Curva tensão versus deslocamento dos corpos de prova sem aditivo


Houve o mesmo comportamento de acomodação para os corpos de prova sem aditivo.

No entanto, ocorreu um mau posicionamento para dois dos três corpos de prova. Analisando

as curvas mostradas nas Figuras 19 e 20 percebe-se que possui duas com comportamento

parecidos e uma com inclinação e tensão maior do que as outras duas. Da mesma maneira dos

corpos de prova com aditivo, o má posicionamento pode ter sido causada pelo molde de

confecção dos corpos de prova.

Através dos dados da máquina, foi possível obter a Força máxima e consequentemente

a Tensão máxima para cada corpo de prova (Quadro 13).

Quadro 13 - Força máxima e tensão máxima dos corpos de prova sem aditivo

CP 01 SA_DIC CP 02 SA CP 03 SA Média

Força Máxima

(N) 24068 29221 38481 30590

Tensão Máxima

(MPa) 1,076 1,316 1,733 1,375


61

5.1.3 Comparativo entre o comportamento das curvas dos corpos de prova com e sem

aditivo

Através da plotagem das curvas de todos os ensaios pode-se ter uma visão geral do

comportamentos do material com e sem aditivo. A priori foi utilizado os gráfico de Força

versus deslocamento e Tensão versus deslocamento para se fazer a análise desses materiais.

Figura 21 - Curvas de força versus deslocamento dos corpos de prova com e sem aditivo


62

Figura 22 - Curvas de tensão versus deslocamento dos corpos de prova com e sem aditivo


A partir das Figuras 21 e 22, é possível observar que, primeiramente, há três curvas

mais inclinadas e três menos inclinadas. Os corpos de prova CP 02 AD, CP 03 AD e CP 03

SA, foram justamente os corpos de prova com melhor posicionamento nos pratos da máquina,

gerando assim, curvas mais inclinadas e contínuas até o rompimento. Já nas outras três curvas

pertencem aos corpos de prova CP 01 AD_DIC, CP 01 SA_DIC e CP 02 SA, que por sua vez,

tiveram um má posicionamento nos pratos da máquina, constatou-se em suas curvas uma

parte mais deformada sem um aumento de força, consequentemente de tensão, no início do

ensaio.

Outra observação importante a se fazer através desses diagramas de curvas, tanto de

força versus deslocamento, quanto de tensão versus deslocamento, é que o corpo de prova CP

03 AD necessitou de maior força para que houvesse o rompimento, sendo esse o terceiro

corpo de prova com aditivo redutor de água. O que condiz com o esperado, pois ao se reduzir

a água no concreto, deve-se esperar um ganho de resistência. No entanto, o CP 03 SA mostra

uma maior resistência quando comparado com os outros dois com aditivos, algo já não

esperado, mas que pode ser explicado pelo fato dos corpos de prova sem aditivo terem

passado mais tempo em cura (34 dias), do que os com aditivos (28 dia). Até os 28 dias de

cura o concreto já tem adquirido quase que 95 % de sua resistência após os 28 dias, o concreto

63

continua tendo um ganho de resistência, apesar de ser pouco, onde esse ganho de resistência

fica quase que estabilizado.

Mesmo com um dos corpos de prova sem aditivo se comportando de forma diferente,

houve uma média maior de força consequentemente de tensão de tração para os corpos de

prova com aditivo como mostra o Quadro 14.

Quadro 14 - Média das forças e tensões máxima dos corpos de prova com e sem aditivo

Corpos de prova com aditivo Corpos de prova sem aditivo

Média das

Forças máxima (N) 34986,67 30590

Média das

Tensões máxima (MPa) 1,556 1,375


5.2 ENSAIO DE TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL (DADOS DO

CORRELI Q4LMT )

A interface do Correli Q4LMT disponibiliza dois quadros, o primeiro mostra a imagem

com o incremento que exibe os deslocamentos, deformação e erros em duas direções

possíveis e o segundo quadro é exibido o comportamento vetorial de cada ponto escalado da

imagem tirada no instante qualquer. Com isso é possível obter diversas variáveis. As variáveis

que serão explanadas e necessárias para analisar a tração do concreto serão principalmente os

campos de deslocamentos (Displ.) e deformação (Strain) na direção 2, as opções de direção se

apresentam na parte esquerda interface do CORRELI Q4LMT. Os gráfico são obtidos através

do comparativo de duas imagens, onde a primeira imagem serve de referência para todas as

outras no decorrer do ensaio. Serão analisadas algumas imagens para se ter noção do

comportamento da deformação ocorrida durante o ensaio.

64

5.2.1 Análise através dos campos de deslocamento e de deformação

No ensaio do corpo de prova com aditivo foram obtidas 97 imagens como mostrado no

Quadro 10. Foram escolhidas algumas imagens para verificar as deformações durante todo o

ensaio. Através dos dados obtidos com a correlação de imagens utilizando os setes virtual

gauges foi possível obter a curva deformação versus tempo (Figura 23).


de prova com aditivo


Nessa curva percebemos que ao se iniciar o ensaio, não houve deformações

consideráveis até aproximadamente 60 segundos de ensaio, entre 60 e 80 segundos começa a

ficar nítido as deformações e acima de 80 segundo as deformações já são bastantes

visualizadas e consideráveis. Os gauges 04 e 05 mostram que, onde eles se encontravam, no

meio da circunferência, ocorreu uma deformação muito grande, maior que 0,4 mm/mm. A

seguir serão mostradas algumas imagens analisadas pelo Correli Q4LMT em seus respectivos

tempos.

A Figura 24 mostra a imagem 01 de referência (corpo sem deformação), no instante

zero segundos, através da interface do Correli Q4LMT, onde está marcado para exibir o campo

65

de deslocamento na direção 2 (Displ. 2 –lado esquerdo da interface), que é a direção de

interesse para se analisar a tração por compressão diametral.

No meio da imagem é exibida uma escala de cores, onde ao lado de cada cor é mostrado

números que são dados em pixels. Cada pixel corresponde a 0,234 mm. Esses números não

são fixos, podendo aumentar dependendo do valor de “delta u máximo” utilizado, que é o

zoom da objetiva.

Figura 24 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem de referência).


Na Figura 25 temos a imagem de número 17, que equivale ao instante de 39 segundos

no ensaio. Nela é exibido o campo de deslocamento, onde já se pode perceber uma

distribuição diferente de deslocamento referente a primeira imagem.

66

Figura 25 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 17 – 39 segundos de ensaio).


Na parte superior esquerda é notado um deslocamento no sentido negativo da direção 2,

enquanto que na parte inferior direita, houve um deslocamento positivo de intensidade

semelhante a negativa. Nessa imagem aumentou-se o zoom da objetiva, fazendo “Delta u

máx” igual a 3. Na Figura 26 é exibido a deformação na direção 2 nesse mesmo momento.

67

Figura 26 - Campos de deformação na direção 2 (imagem 17 – 39 segundos de ensaio)

Fonte: Autoria própria,2013.

É possível notar que não há registro de deformação nesse instante. O que condiz com o

gráfico da Figura 23, onde no tempo de 39 segundos ainda não houve nenhuma deformação

considerável.

Outra imagem interessante para se analisar é a imagem 30 no instante de 70 segundos

do ensaio, mostrada na Figura 27.

68

Figura 27 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 30 – 70 segundos de ensaio)


Nesse instante do ensaio começa a aumentar os deslocamentos que foram mostrados na

Figura 26 no instante 17 segundos. É também nesse instante que começa a ficar mais evidente

a deformação (Figura 28).



69

No instante 78 segundos, através a distribuição do deslocamento, já fica bastante visível

o aparecimento da trinca diametral, onde na imagem 17 ainda não havia essa distribuição.

Nesse instante foi obtido a imagem 33, que é mostrada na Figura 29.

Figura 29 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 33 – 78 segundos)


Apesar de ficar evidente a formação da trinca, é possível notar no quadro de vetores que

ainda não é possível visualizar nenhum tipo de rompimento das fibras do material. A

deformação nesse instante já chega a atingir valores em torno de 0,01 como mostrado na

Figura 30.

70

Figura 30 - Campos de deformação na direção 2 (imagem 33 – 78 segundos)


Na imagem de número 40, aos 95 segundos, é possível notar o começo do rompimento

das fibras do material (Figura 31).

71

Figura 31 - Rompimento do corpo de prova 01 AD_DIC (imagem 40 – 95 segundos)


Para esse instante é mostrado o deslocamento e a deformação através da Figura 32.

Figura 32 - Campos de deslocamento (lado esquerdo) e de deformação (lado direito) –

(imagem 40 – 95 segundos)


Nessa imagem, na parte do deslocamento, percebe-se que a parte direita do diâmetro

está sendo tracionada (deslocamento positivos) mais uniformemente do que a parte esquerda,

72

no entanto, a parte esquerda não deixa de estar sendo tracionada, que é o esperado durante

todo o ensaio. Na imagem da deformação é possível notar a deformação máxima sendo

concentrada diametralmente na vertical, porém, com essa deformação sendo na horizontal.

A imagem que registrou a carga máxima foi a imagem 64 obtida aos 153 segundos de

ensaio. Nela, diferentemente da imagem 40, é bastante visível o rompimento do material

(Figura 33).

Figura 33 - Rompimento do material (imagem 64 – 153 segundos de ensaio)


73

Figura 34 - Deslocamento vetorial de cada ponto (imagem 64 – 153 segundos de ensaio)


Analisando a Figura 34 de cima para baixo é fácil notar o comportamento dos vetores

em cada ponto marcado. Onde percebe-se nitidamente, principalmente onde ocorre o

rompimento, que o material está sofrendo tração mesmo após ter sido submetido a

compressão diametral. Na Figura 35 é mostrado os deslocamentos nesse instante do ensaio. O

deslocamento nesse momento chega a 20.60 pixels em módulo na parte esquerda da figura e a

10.40 em pequenos cantos concentrados no lado direito.

74

Figura 35 - Campos de deslocamento na direção 2 (imagem 64 – 153 segundos de ensaio)


A deformação nesse instante do ensaio chega a valores maiores que 0,4 (Figura 36).



75

Para cada análise de deslocamento ou deformação é possível estimar o erro. Por

exemplo, na Figura 36, que mostrava a deformação na direção 2 para a imagem 64 o erro é

mostrado na Figura 37.

Figura 37 - Estimativa de erro exibido no Correli Q4LMT (imagem 64 – 153 segundos de

ensaio)


Portanto, é mostrado que na maior parte do lado esquerdo é observado um erro de 0,02

a 0,03, enquanto que no lado direito e no ponto mais concentrado no meio da imagem já

chega a um erro de 0,04.

5.2.2 Análise comparativa através das deformações e deslocamentos

Através do gráfico deformação versus tempo do corpo de prova sem aditivo é possível notar

que, diferentemente do corpo de prova com aditivo, todos os gauges mostraram uma grande

deformação durante o ensaio (Figura 38).

76


de prova com aditivo


Para se fazer uma comparação adequada dos corpos de prova com e sem aditivos deve

ser feita uma análise nos intervalos de tempo e imagens aproximadamente iguais para cada

ensaio.

É possível verificar que nos dois gráficos deformação versus tempo, do corpo de prova

com e sem aditivo que, do início até aproximadamente aos 60 segundos não há deformações

consideráveis, enquanto que no intervalos entre 60 a 80 segundo é que começa a ocorrer

deformações mais evidentes.

Anteriormente foi analisada a imagem 33 do corpo de prova com aditivo aos 78

segundos de ensaios (Figura 29), onde nela era notado o começo da formação da trinca

através dos deslocamentos na direção 2. A imagem 33 do corpo de prova sem aditivo foi

tirada aos aos 79 segundos de ensaios (Figura 39).

77

Figura 39 - Campos de deslocamento na direção 2 – 01 SA_DIC (imagem 33 – 79 segundos

de ensaio)


Nessa imagem, diferente da imagem 33 do corpo de prova com aditivo, é notado que já se deu

completamente a formação da trinca. No intervalo de 78 segundos para o corpo de prova com aditivo

foi calculada uma tensão de tração de 1,286 MPa, enquanto que no corpo de prova sem aditivo no

instante de 79 segundos foi calculada uma tensão de 1,085 MPa. Evidenciando que, apesar do corpo

de prova com aditivo está submetido a uma tensão maior, as partículas do material estava resistindo

melhor a carga aplicada.

Fica mais evidente esse ganho de resistência pela análise da deformação dos corpos de prova

para um mesmo instante de ensaio. A Figura 30, mostra o campo de deformação na direção 2 do corpo

de prova com aditivo aos 78 segundos. Para o corpo de prova sem aditivo é mostrado campo de

deformação na direção 2 no instante 79 segundos através da Figura 40.

78

Figura 40 - Campos de deformação na direção 2 - 01 SA_DIC (imagem 33 – 79 segundos)


A deformação nesse instante é semelhante a deformação do corpo de prova com aditivos aos 85

segundos de ensaio como mostra a Figura 41.

Figura 41 - Campos de deformação na direção 2 – 01 AD_DIC (imagem 35 – 85 segundos)


79

Vale salientar que aos 85 segundos de ensaio, no corpo de prova sem aditivo, já foi

registrado a tensão máxima (provável rompimento), que ocorreu aos 84 segundos na imagem

de número 35, enquanto que a tensão máxima atingida no corpo de prova com aditivo foi aos

153 segundos. Essa ruptura mais rápida, que aconteceu com o corpo de prova sem aditivo,

apenas mostra a fragilidade do material quando comparado com o corpo de prova com

aditivo.

5.2.3 Análise comparativa através dos diagramas tensão-deformação

Para a análise comparativa dos diagramas tensão-deformação foram escolhidos o primeiro,

segundo e o sexto gauge dos dois ensaios com correlação de imagens dos corpos de prova com e sem

aditivo.

É apresentado o diagrama tensão-deformação do corpo de prova com aditivo na Figura 42 e o

do corpo de prova sem aditivo na Figura 43.

Figura 42 – Diagrama tensão-deformação do corpo de prova com aditivo (gauges 1, 2 e 6)


80

Figura 43 - Diagrama tensão-deformação do corpo de prova sem aditivo (gauges 1, 2 e 6)


Percebe-se que até o final do ensaio, o corpo de prova sem aditivo (Figura 43) teve uma

deformação bem maior do que o corpo de prova com aditivo (Figura 42). Mostrando que o corpo de

prova com aditivo apresentou uma maior resistência a deformação apesar de ter sido submetido a uma

maior carga.

81

6 CONCLUSÃO E SUGESTÕES

Através desse trabalho de conclusão de curso foi possível estudar algumas propriedade do

concreto. Propriedades essas que são fundamentais para a utilização do mesmo na prática da

construção civil, são elas a força máxima de ruptura e tensão máxima de tração, onde essas

propriedade foram adquiridas através das curvas de força versus deslocamento, tensão versus

deslocamento e tensão versus deformação. Além disso, foi possível verificar a alteração

dessas propriedade quando adicionado aditivo plastificante no traço do concreto. Em média,

foi notado um ganho de resistência no concreto com aditivo.

Esse acréscimo de resistência do concreto pôde ser observado através das curvas força

versus deslocamento. Apesar dos corpos de prova com aditivos apresentarem uma média

maior de resistência, os corpos de prova sem aditivos apresentaram uma resistência um tanto

próximas aos corpos de prova com aditivo. Isso pode ser devido ao tempo a mais na cura dos

corpos de prova sem aditivos. Na literatura sabe-se que a maior resistência é atingida entre os

7 a 28 dias de cura, porém, mantendo-se o concreto na cura, é contínuo esse ganho de

resistência, mesmo que seja pouco. Provavelmente haveria uma maior diferença nas

resistência se os corpos com e sem aditivos fosse fabricados e colocados na cura no mesmo

dia. Além do mais, teria uma melhor resultado estatístico se fossem realizados mais ensaios

com corpos de prova com e sem aditivo.

Por meio da técnica da correlação de imagens pôde-se obter os campos de deslocamento

e de deformação do corpo de prova com aditivo durante o ensaio e utilizando a função virtual

gauge do Correli Q4LMT obteve-se a média da deformação de uma determinada área. Assim,

foi possível traçar a curva de deformação na direção 2 versus o tempo que Através desse

gráfico e de algumas imagens geradas pelo Correli Q4LMT foi mostrado o comportamento

detalhado do material ao longo do ensaio onde foi possível analisar como acontece a tração

por compressão diametral no concreto.

Através dos diagramas obtido com auxílio da correlação de imagens foi verificado uma

maior deformação para o corpo de prova sem aditivo durante todo o ensaio quando

comparados com o corpo de prova com aditivo. Isso mostra um maior resistência a se

deformar do material quando utilizado o aditivo plastificante.

A maneira de se obter resultado mais precisos nesse trabalho seria a confecção de corpos de

prova com comprimentos no máximo igual ao diâmetro dos pratos da máquina de compressão. Isso

para que houvesse compressão ao longo de todo o comprimento do corpo de prova de maneira mais

uniforme possível.

82

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