Propriedades mecânicas das fases e seus efeitos no comportamento mecânico do concreto. - Silva, Natalia Vieira da (2022)
As propriedades mecânicas das fases constitutivas (pasta de cimento, agregados) do concreto têm sido avaliadas por métodos tradicionais indiretos, que possuem pouca relação com desempenho final do compósito. Neste trabalho, as propriedades mecânicas da pasta de cimento e dos agregados foram determinadas através de um método melhorado de avaliação de propriedades mecânicas de partículas, denominado PLT-LVDT, e as informações utilizadas para avaliar o comportamento mecânico do concreto. O método baseia-se no ensaio de carga pontual adaptado, para determinação da resistência à tração, e na teoria de contato elástico de Hertz, para avaliação do módulo de elasticidade. O ensaio desenvolvido a priori foi aplicado em agregado graúdo (9,5 a 25,0 mm) e foi também aplicado em pastas de cimento com diferentes relações a/c (0,3, 0,5 e 0,7), usando amostras cúbicas de ~10 mm. As resistências mecânicas das pastas foram significativamente variáveis (CV 13-25%), havendo certa sobreposição de resultados para as maiores a/c, mostrando que o efeito do tamanho e posição dos defeitos influência tanto quanto a porosidade. O resultado de resistência da pasta pelo método fica superestimado, quando comparado com resultados de tração obtido no cilindro de pasta (ensaio brasileiro), devido ao efeito escala. Para o módulo de elasticidade, foi observado que o resultado medido no cubo no PLT-LVDT ficou abaixo do determinado no cilindro no ensaio padrão, obedecendo à uma lei exponencial. Para aplicar o método PLT-LVDT no agregado miúdo (2,4 a 4,8 mm), foram feitas adaptações para reduzir a escala do ensaio mecânico e implantação de procedimento mais prático para preparar grande quantidade de amostras. O tamanho da partícula de agregado de granito interfere na sua resistência e a variabilidade da resistência foi tanto explicada pela microestrutura da rocha, através de índices petrográficos, quanto pela porosidade. Para valores próximos de absorção de água de agregados, o principal efeito é da microestrutura. Em relação ao estudo nos concretos, a estimativa da previsão da resistência à compressão do concreto, bem como sua resistência limite, foram bem determinadas usando as informações da resistência média do agregado determinada no PLT-LVDT e de apenas um concreto. Essa é uma forma simples de estabelecer quando há perda na eficiência de uso do cimento. Foi perceptível a influência da diferença dos módulos das fases na resistência do concreto, parâmetro esse relacionado à ligação interfacial pasta-agregado. Há indícios também que esse parâmetro também afete a resposta do módulo de elasticidade estático dos concretos (determinado quando as fases são solicitadas à compressão, e em estado microfissurado, módulo secante), pois agregados de granito com módulos médios diferentes (~ 19%) produziram concretos com módulo estático similar (34,8 GPa). As diferenças estimadas por modelos determinísticos de módulo, a partir do módulo de suas fases, foram similares a observadas pelo método dinâmico, cuja determinação é feita através de ondas de ultrassom, não sensível à diferença dos módulos das fases. Em relação à variabilidade, há indícios que a variabilidade das propriedades mecânicas dos agregados influenciou a variabilidade da resistência e módulo estático do concreto.