Procedimento Experimental para Produção de Concreto

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2 Procedimento Experimental
Inicialmente foram produzidos espécimes prismáticos de concreto para o ensaio EN 14651 (2007) e para aplicação da técnica Digital Image Correlation (DIC). A dosagem utilizada na fabricação do concreto foi estabelecida através do método de Gomes (2002) para produção de concreto reforçado com fibras metálicas com característica fluida utilizando Resíduo da Indústria de Beneficiamento do Mármore e Granito (RBMG) como adição inerte.
A matriz é composta por: cimento CP V-ARI, agregados miúdo e graúdo, água, do sistema de abastecimento local, adição de Resíduo da Indústria de Beneficiamento do Mármore e Granito (RBMG), superplasticante a base de éter policarboxílico como aditivo químico e fibras metálicas.
Devido a importância da influência dos agregados na matriz, os mesmos foram caracterizados segundo as recomendações normativas vigentes. Na Tabela 01 estão apresentados os ensaios e as respectivas normas utilizadas, posteriormente os resultados dos ensaios de caracterização seguem na Tabela 02, e suas curvas granulométricas são mostradas na Figura 01 (a).
O RBMG foi incorporado como aditivo mineral, inerte com um alto teor de finos e ambientalmente sustentável (LISBOA, 2004). O resíduo utilizado foi coletado em uma indústria local e passou por um processo de secagem em estufa, foi destorroado com o auxílio de um martelo de borracha e passado na peneira de 300 µm, a curva granulométrica do mesmo é apresentada na Figura 01 (b). 
As fibras de aço utilizadas são classificadas como A1 pela NBR 15530 (ABNT, 2007), as mesmas apresentam ancoragem em gancho modelo Maccaferri Wirand ® e sua caracterização segue na Tabela 03. A dosagem utilizada consta na Tabela 04.
Quadro 01 - Ensaios e normas utilizados para caracterização dos agregados
	
	NBR
	ENSAIOS
	Agregado graúdo
	Agregado miúdo
	Granulometria
	NM 248 (ABNT, 2003)
	NM 248 (ABNT, 2003)
	Massa unitária
	NM 45 (ABNT, 2006)
	NM 45 (ABNT, 2006)
	Massa específica
	NM 53 (ABNT, 2003)
	NM 30 (ABNT, 2001)
	Absorção
	NM 53 (ABNT, 2003)
	NM 52
Quadro 02- Caracterização dos Agregados 
	
	Miúdo
	Graúdo
	Massa Específica (g/cm³)
	2,56
	2,57
	Massa Unitária – Est. Solto (g/cm³)
	1,49
	1,41
	Absorção (%)
	0,56
	0,84
	Diâmetro Máximo (mm)
	2,4
	12,5
	Graduação Granulométrica
	Média
	4,75/12,5
	Módulo de Finura
	2,10
	-
Quadro 03- Caracterização das Fibras de Aço.
	Comprimento (mm)
	33
	Diâmetro (mm)
	0,75
	Fator de Forma
	44
	Resistência à Tração (MPa)
	> 1100
	Deformação na Ruptura (%)
	< 4
	Módulo Elástico (MPa)
	21000
 
Quadro 04 – Dosagem do CRFA
	Materiais
	Massa (kg)
	Cimento
	380,4
	RBMG
	190,2
	Ag. Miúdo (Areia)
	744,0
	Ag. Graúdo (Brita)
	838,3
	Água Inicial
	152,2
	Água Complementar
	38,0
	Água de Absorção
	11,2
	Superplastificante
	6,3
	Fibras de Aço FF 80
	47,2
 
Figura 01 – Curva granulométrica dos agregados (a) e do rbmg (b)
No esqueleto granular a proporção ótima obtida foi de 52,5% de agregado graúdo e 49,5% de agregado miúdo e o volume de pasta corresponde à 38% da mistura, sendo que as relações água/cimento e RBMG/cimento adotadas foi de 5% para ambas conforme indicam estudos anteriores (LISBOA, 2004; CAVALCANTI, 2006; NUNES et al, 2012). O teor ótimo de superplastificante fixado foi de 5,0% segundo estabelecido no método Gomes (2002). O volume crítico de fibras foi calculado de acordo com Bentur e Mindess (1990) e obteve-se o teor de 0,3% em relação ao volume da mistura. A produção foi realizada obedecendo as seguintes etapas, adicionamos os agregados miúdos e graúdos e a água de absorção, misturou-se por 30 segundos, em seguida adicionamos o cimento e o RBMG e misturou por mais 30 segundos, a água inicial (80% da relação a/c) foi adicionada e misturou-se por 90 segundos, posteriormente o aditivo superplastificante foi diluído na água restante (20% da relação a/c), a solução obtida foi adicionada a betoneira e a mistura foi feita por mais 120 segundos, por último as fibras foram adicionadas progressivamente de maneira a evitar a formação de ouriços. (FIGUEIREDO, 2011).
Após a finalização das etapas acimas, foram moldadas três vigas prismáticas com dimensões 150x150x550 mm, a moldagem dos espécimes foi realizada seguindo as recomendações da EN 14651 (2007). O processo de adensamento mecânico foi dispensado devido às características do concreto. O concreto produzido foi submetido, no estado fresco, ao ensaio de espalhamento (slump-flow test) para avaliação da condição de fluidez, verificando a capacidade de preenchimento e o aspecto do concreto quanto à uniformidade da distribuição do agregado graúdo, seguindo a NBR 15823 (2010) obtendo espalhamento de 775 mm e T50 de 3,46 segundos. As amostras passaram por um processo de cura durante 28 dias, segundo a NBR 14931 (2004).
Após o período de cura e antes de serem submetidas ao ensaio preconizado pela EN 14651 (2007) e a aplicação do método DIC, as amostras foram preparadas com aplicação do entalhe, feito com a utilização de uma serra mármore portátil com disco diamantado com espessura de 2mm, classe de isolação II e regimentada pela ABNT 15910 (2010). Os corpos de provas foram entalhados em 25mm, com largura de 5mm e rotacionado em 90º em relação ao seu eixo longitudinal, o entalhe é feito no fundo do espécime, cuja função é induzir o posicionamento da fissura e devido a característica fluida da matriz, onde pode gerar segregação das fibras, a realização do entalhe neste local gera uma situação real da viga moldada passa a ser apresentada. 
Na figura 02 a distância hsp é de 125mm, uma vez que o entalhe tem altura de 25 mm, que corresponde a distância até a linha tracejada. 
Figura 02 – Aplicação do entalhe. EN 14651:2007 adaptada.
2.1 Método EN-14651 e Aplicação do DIC 
Para a avaliação do comportamento mecânico os 2 espécimes prismáticos com dimensões 150x150x550 mm em seu estado endurecido, foram submetidos ao ensaio de flexão de 3 pontos proposto pela norma EN 14651 (2007). Esse ensaio mede a resistência à tração por flexão do concreto, caracterizando as resistências residuais do concreto à flexão para determinadas aberturas de fissuras, assim como o limite de proporcionalidade.
Simultaneamente ao ensaio EN 14651 (2007) foi aplicado o método Digital Image correlation para calcular o deslocamento de superfície em uma série de imagens digitais com alto grau de precisão. As imagens são gravadas durante um experimento e, posteriormente, são pós-processadas para encontrar informações relevantes.
Para a realização do ensaio, foi utilizada a máquina de ensaio da marca Shimadzu ®, modelo Autograph AG-X Plus com capacidade de 100kN. Uma base de alumínio graduada com régua e com dois roletes de suporte é fixada na base da máquina e a célula de carga é acoplada à parte móvel superior da máquina de ensaio.
Duas cantoneiras finas e pequenas de alumínio em formato “L” foram fixadas à direita e esquerda do entalhe, e dois LVDTs foram posicionados com a intenção de registrar a abertura da fissura durante o experimento, portanto a abertura da fissura será a soma do deslocamento registrado pelos transdutores, já que um transdutor registra os deslocamentos para a direita e o outro para a esquerda. Um suporte magnético Mutoyo foi utilizado para a fixação das hastes de suporte para os LVDTs conforme demonstrado na figura 03.
Figura 03. Vista traseira do arranjo de transdutores LVDTs
Afim de correlacionar os resultados obtidos com o ensaio EN 14651 (2007) e aplicação do método Digital Image Correlation (DIC), os valores de deslocamentos foram registrados em tempo real através do software ITOM ®, por meio de um sistema com vários módulos para aquisição de sinais analógicos, o Spider 8 ®, ao qual os transdutores estavam conectados. Assim, por essa plataforma, os dados foram capturados e convertidos em linguagem de máquina.
Os aparelhos necessários para a obtenção das imagens foram alocados na parte frontal da máquina,onde não haveria interferência entre os aparelhos de medição das fissuras e o plano que seriam capturadas as imagens, segue na figura 04 o arranjo geral do ensaio.
Figura 04 – Arranjo geral da parte frontal do ensaio.
A máquina fotográfica utilizada no procedimento é a modelo Nikon D5500 com sensor do tipo CMOS e resolução 6000:4000 (24,2 MP; 3:2). O ensaio inicia-se com a calibração da câmera, que é o processo onde será fixada a distância da câmera para o corpo de prova, a fim de se obter o melhor foco para a obtenção das imagens da viga. Tendo definido a distância desejada, o foco é setado para o manual, e daí vem a segunda etapa do processo de calibração, onde é fornecido o valor do Pixel Pitch, que nada mais é que o valor da distância entre dois sub-pixels em um monitor e da máquina fotográfica utilizada, e em posse dessa informação o programa gerou um Checkerboard caracterizado por uma malha xadrez, conforme Figura 05. 
Em seguida, sem alterar nenhuma das configurações da câmera, são obtidas cerca de 10 imagens desta malha, variando o ângulo de obtenção. Vale ressaltar que, como não houve alteração no foco, o sinal para que houvesse uma foto aceitável para a calibração foi a distorção da imagem vista pelo visor (Figura 6).
Transferiu-se as fotografias para o computador, o software reconheceu cada uma delas, uma a uma foram realizadas marcações com o objetivo de delimitar o tamanho desse xadrez, passando para o computador, o fator de conversão de milímetros para pixel.
Em posse desses dados, o computador realiza o cálculo da calibração e gera um artigo, que será utilizado posteriormente, para o cálculo de um fator de conversão de pixels para milímetros. Agora a câmera já estava pronta para início do ensaio. 
O ensaio EN 14651 (2007) foi realizado em sistema fechado de modo que a taxa de carregamento permaneceu constante e igual a 0,05 mm/min em função do 𝐶𝑀𝑂𝐷 até um valor de fissuração igual a 0,1 mm. Após esse limite a taxa de carregamento em função do 𝐶𝑀𝑂𝐷 foi constante e igual a 0,20 mm/min. A duração do ensaio para cada viga foi de aproximadamente 3000 segundos gerando aproximadamente 300 fotos.
Os ensaios da EN 14651 (2007) e a Aplicação do Método Digital Image Correlation foram iniciados simultaneamente, sendo adotado a coleta de imagens através do ITOM ® de 10 segundos entre cada captura.