Ensaios de materiais
Marco Antônio de Morais Alcantara
Os ensaios de reometria buscam apresentar uma relação entre um esforço cisalhante aplicado e o modo de deformação do material (Figura 1).
Figura 1: Modo de deformação de uma material mediante um esforço
De modo geral, são utilizados equipamentos conhecidos como reômetros. Estes impõem ao material determinado movimento com o auxílio de algum tipo de acessório móbil. Os sistemas de medição podem ser, concebidos, por exemplo, a partir de cilindros coaxiais (Figura 2), onde a pasta fica confinada no interior destes, de modo que, o movimento pode ser imposto à massa pelo contato do acessório móbil com esta, através de um esforço cisalhante, sendo então a velocidade transmitida gradualmente de camada à camada da massa, estabelecendo-se então um um gradiente de velocidade, tornando-se ela nula no contato da massa com a parte fixa.
Figura 2: Reômetro com movimento imposto por meio de cilindros coaxiais
Outros tipos de acessórios podem ser concebidos a partir de uma dupla âncora, que cisalha o material e impõe o movimento, como apresentado na ilustração da Figura 3. Este é o caso do equipamento adotado no trabalho de Alcantara (2004), conhecido como RhéoCAD.
Figura 3: Reômetro com movimento imposto por meio de dupla âncora
Em todos os casos, em contrapartida ao movimento imposto à massa, por meio da rotação do acessório móbil, existe um momento resistente criado pela massa, sendo este variável e crescente em magnitude, conforme seja aplicada a velocidade de rotação.
Através de um sistema de aquisição de dados podem ser registrados os valores simultâneos, tantos os das velocidades impostas de rotação como, dos momentos resistentes, associados a estas.
No início, é aplicada uma velocidade baixa ao equipamento durante um pequeno intervalo, da etapa inicial, a partir da qual é percebido um valor de um momento resistente registrado no aparelho, o qual é denominado por "Cs". Este é pode ser interpretado como um valor associado à coesão interna do material, quando então este é desestruturado. Então, Cs é o valor dado compreendido como sendo a coesão do material "estruturado".
Esta estruturação é decorrente da formação de ligações internas que se podem formar temporariamente no material, como as decorrentes de atrações eletrostáticas, ou forças capilares.
Figura 4: Etapas do ensaio de reometria e eventos correspondentes
Prosseguindo com o ensaio, uma vez rompidas as forças decorrentes de estruturação interna, eleva-se o valor da velocidade de rotação do aparelho até um valor alto, da ordem de 8,38 rad/s. Espera-se, então, que o valor do momento ora registrado se estabilize, de modo que se possa dar continuidade ao ensaio com a diminuição progressiva da velocidade de rotação, sucessivamente, até o valor de 1,05 rad/s, e finalmente ao repouso. Identifica-se ainda nesta fase final um valor de momento resistente, relativo à coesão do material, mas agora "desestruturado".
Diferentemente do caso da coesão do material estruturado, este valor, dado por "Co", representa as condições tecnológicas do material, quando em aplicação na obra.
Os resultados podem ser apresentados na forma como da evolução dos valores do momento resistente com relação à variação da velocidade de rotação; observa-se que a curva resultante pode obedecer ao comportamento reológico dado por:
C = Co + a.Vb
Com base no expoente "b" pode se identificar o tipo de regime de escoamento. A figura 5 pode ilustrar o modelo de comportamento.
Figura 5: Modelo reológico de comportamento do material conforme o ensaio
As grandezas importantes que o ensaio pode determinar são os valores da coesão, referente ao material estruturado (Cs), e ao material desestruturado (Co ) e os valores da viscosidade aparente, dadas com boa aproximação pela relação entre o momento resistente (C) e o valor da velocidade de rotação (V). O valor da coesão do material desestruturado pode ser determinado também onde a curva toca o eixo das ordenadas.
Para poder compreender os modelos reológicos:
Bibliografia citada:
ALCANTARA,
M.A.M. Bétons auto-plaçants et fibrages hybrides: Composition, rhéologie et
comportement mécanique. Toulouse, 2004, INSA, 192 pg (thèse.)
