Slope seepage modelling

O ensaio de abatimento de tronco de cone é bastante usado no cotidiano devido a sua simplicidade de execução. Ele é usado como uma boa ferramenta

para o controle da qualidade do concreto, pois pode detectar pequenas mudanças na composição da mistura, isto é, o ensaio pode detectar variações no teor de água a partir da especificação original.

Esse método de ensaio pode fornecer respostas diferentes para uma mesma amostra de concreto quando realizado por diferentes operadores e mesmo quando repetido por um mesmo operador (DAY, 1996), verificando-se uma grande dispersão entre suas medidas. Os resultados desse ensaio não classificam as diferentes misturas de concreto em uma ordem correta de trabalhabilidade, permitindo que resultados de abatimentos semelhantes possam ser obtidos para misturas com trabalhabilidades diferentes. O ensaio é incapaz de diferenciar entre os concretos com níveis de trabalhabilidade muito baixa – aqueles onde o abatimento é zero – ou entre os concretos com níveis de trabalhabilidade muito alta – aqueles onde se observa o colapso durante o ensaio.

O equipamento utilizado consiste, basicamente, de um tronco de cone metálico aberto em ambas as extremidades (altura de 300 mm, diâmetro inferior de 200 mm e diâmetro superior de 100 mm), que é mantido firmemente apoiado sobre uma placa metálica não-absorvente (de 500 mm x 500 mm) por meio do posicionamento do operador sobre os apoios laterais fixados ao molde metálico. Ele é preenchido com concreto seguindo um procedimento padrão e, em seguida, levantado verticalmente. Com isso, o concreto sofre um abatimento, o qual é medido.

No Brasil, este ensaio é regulamentado pela NBR NM 67/98 – Concreto -

Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Para a execução

do ensaio, a norma prescreve os seguintes passos:

1) após a correta limpeza e umedecimento interno do molde, este deve ser colocado sobre a placa metálica de base, igualmente limpa e umedecida, que, por sua vez, deve apoiar-se em uma superfície rígida, plana e horizontal; 2) o molde é fixado através de suas aletas pelos pés do operador e preenchido

em três camadas de volume aproximadamente iguais, com o auxílio do complemento troncocônico sendo que, na última camada, o concreto deve preenchê-lo totalmente. Cada camada deve ser adensada com 25 golpes uniformemente distribuídos aplicados com a haste de socamento e, durante o adensamento das camadas restantes, a haste deve penetrar até que a camada inferior subjacente seja atingida;

3) após o adensamento, retira-se o complemento troncocônico e remove-se o excesso de concreto com o auxílio da própria haste de socamento, que deve

respaldar a superfície do concreto, deslizando sobre as bordas do molde. Imediatamente após, faz-se a limpeza da placa metálica de base em torno do molde;

4) em seguida, faz-se a desmoldagem elevando-se cuidadosamente o molde pelas alças na posição vertical, com velocidade constante e uniforme, num tempo de (10 ± 2) s;

5) por fim, mede-se o abatimento do tronco de cone. Ele corresponde à distância entre o plano correspondente à base superior do molde e o centro da base superior da amostra abatida, medida com régua metálica (figura 5.11).

Neste ensaio, a tensão consiste no peso próprio do concreto por área. O concreto apenas se move caso a tensão de escoamento seja excedida e, assim que a tensão aplicada for menor que a tensão de escoamento do mesmo, ele estabiliza.

Figura 5.11 – Ensaio de abatimento de tronco de cone.

Segundo Tattersall (1991b), existem vários tipos de abatimento possíveis (figura 5.12): o abatimento verdadeiro, o colapso e o abatimento cisalhado (quando uma metade do cone de concreto cisalha sobre um plano inclinado). As normas especificam que o ensaio só é válido se o concreto apresentar um abatimento verdadeiro, onde o material permanece substancialmente intacto e simétrico. Caso o material apresente o abatimento cisalhado ou o colapso, outra amostra deverá ser tomada e o ensaio repetido.

Abatimento zero Abatimento verdadeiro Abatimento cisalhado Colapso

Figura 5.12 – Tipos de abatimento (TATTERSALL, 1991b).

No relatório do ensaio, deve-se apresentar a forma de abatimento exibida pelo material e, caso seja um abatimento verdadeiro, o valor desse abatimento. Na prática, é bastante comum observar o que seria considerado um caso contrário do abatimento verdadeiro definido pela normatização, isto é, um abatimento assimétrico por meio de uma leve inclinação de um de seus lados, de maneira que a superfície superior não fosse mais horizontal. Neste caso, a medida para o ponto mais alto seria normalmente determinada.

5.3.1.2 Consistômetro de Ve-Be

O ensaio de consistômetro de Ve-Be, inicialmente proposto por Bahrner (1940) apud Tattersall (1991b)[5.25] – cujo objetivo era fornecer um ensaio capaz de avaliar o comportamento de concretos lançados sob vibração – corresponde a um ensaio de remodelagem desenvolvido por Powers (1932) apud Tattersall (1991b)[5.26].

Este ensaio visa a determinação da consistência do concreto fresco pela avaliação da capacidade desse concreto mudar de forma quando submetido à vibração com o auxílio do consistômetro de Ve-Be (figura 5.13). De uma maneira geral, o ensaio consiste em determinar o tempo necessário para que um tronco de cone de concreto fresco se transforme em um cilindro sob a ação de uma vibração padronizada (freqüência de 50 Hz, com amplitude de 0,35 mm sem concreto).

O emprego da vibração é necessário para que o concreto, em forma de tronco de cone abatido, seja remodelado e atinja a forma do cilindro, um processo que é observado através do disco transparente.

[5.25]

BAHRNER, V. The Vebe consistency testing apparatus. Zement, v. 29, n. 9, p. 102-106. 1940; Betong, v. 25, n. 1, p. 27-38. 1940 apud TATTERSALL, G.H. Workability and quality control of concrete. London: E & FN Spon, 1991b. 262p.

[5.26]

POWERS, T.C. Studies of workability of concrete. Journal of the American Concrete Institute, p. 419-448, Feb. 1932; p. 693-708, June. 1932 apud TATTERSALL, G.H. Workability and quality control of concrete. London: E & FN

Figura 5.13 – (A) Esquema do consistômetro de Ve-Be (DNER-ME 094, 1994) e (B) foto do equipamento utilizado na presente pesquisa.

No Brasil, este ensaio é executado de acordo com a norma DNER-ME 094/94

– Concreto - Determinação da consistência pelo consistômetro de Ve-Be. O

procedimento de ensaio segue as seguintes etapas:

1) inicialmente, deve-se molhar as superfícies com as quais o concreto entrará em contato;

2) em seguida, deve-se fixar o recipiente à mesa vibratória;

3) monta-se o molde centrado dentro do recipiente, adaptando o funil de enchimento e fixando o conjunto por meio de dispositivo adequado contido no suporte lateral;

4) preencher o molde com concreto, retirar o funil de enchimento e fazer a desmoldagem como especificado pela NBR NM 67/98;

5) mover o suporte lateral para permitir que o disco transparente, centrado com o recipiente, seja depositado sobre o concreto;

6) fazer a leitura do abatimento com o auxílio da escala da haste graduada; 7) acionar, simultaneamente, a mesa vibratória e o cronômetro;

8) por fim, quando o concreto preencher todo o espaço abaixo do disco, deve-se parar o cronômetro e desligar a mesa vibratória. Fazer a leitura do tempo decorrido.

Quando o tempo de vibração observado for menor ou igual a 3 segundos, o resultado do ensaio não é considerado significativo e a consistência deverá ser determinada por outro método de ensaio.

Neste ensaio, devido à vibração, o concreto só inicia seu escoamento quando a tensão de escoamento for ultrapassada. Assim, diz-se que este ensaio está

relacionado com a viscosidade do material, porém essa relação não é direta (FERRARIS, 1996; 1999).

A vantagem do ensaio de remodelagem é que ele simula o lançamento de um concreto sob vibração, relacionando-se com sua aplicação em campo. Segundo Tattersall (1991b), a principal crítica a este ensaio é que o seu início e o seu final são mal definidos: no início, a vibração padrão leva um certo tempo para ser atingida, enquanto no final, como a taxa de umedecimento do disco pelo material diminui com o tempo, ela pode atingir um valor zero antes que toda a área seja coberta.

5.3.1.3 Caixa L

Este ensaio é utilizado para a determinação da capacidade de passagem do concreto, ou seja, mede a capacidade do concreto escoar dentro de um molde retangular com barras de diâmetro pré-estabelecido devido apenas ao seu peso próprio.

Em muitos países o ensaio da caixa L é usado para a aceitação do concreto auto-adensável. Segundo Nguyen, Roussel e Coussot (2006), o ensaio exibe todos os fenômenos que ocorrem durante o lançamento do concreto: é uma superfície escoante livre tridimensional de um fluido não-newtoniano entre barras de aço que servem como obstáculos. Além disso, como o espaçamento entre as barras de aço é da mesma ordem da maior partícula presente na mistura de concreto ensaiada, o ensaio se mostra sensível a uma possível segregação dinâmica (contrária à segregação estática devido à ação da gravidade). Assim, o resultado do ensaio depende tanto do comportamento reológico do concreto fresco quanto da sua capacidade de permanecer homogêneo.

Os requisitos medidos são os tempos necessários para o concreto escoar até as marcas de 20 cm (TL20) e 40 cm (TL40) e a razão entre as alturas de concreto no

fim e no início da caixa após o término do escoamento (h2/h1), denominada de

razão de bloqueio (RB).

O ensaio consiste de uma caixa retangular (figura 5.14), provida de uma porta deslizante e de uma grade com barras de aço que ilustram a armadura utilizada em obras de concreto armado. A porta deslizante permanece fechada e a coluna da caixa é preenchida com concreto. Ao levantar a porta, aciona-se o cronômetro e mede-se o tempo necessário para o concreto, sob ação de seu peso próprio, atingir

as marcas de 20 cm e 40 cm, bem como a altura da camada de material nas extremidades da caixa.

Figura 5.14 – Caixa L (GOMES, 2002).

Para o espaçamento entre as barras, serão considerados os valores limites recomendados para o espaçamento mínimo livre entre as faces das barras longitudinais no sentido horizontal da NBR 6118/2003, ou seja, será adotado o maior valor entre 20 mm, diâmetro da barra ou 1,2 vez o diâmetro máximo do agregado. O esquema das grades utilizado na presente pesquisa é mostrado a seguir (figura 5.15).

Barras com Ø 10 mm e = 30 mm

Grade para concreto com Dmáx≤ 25 mm

Barras com Ø 10 mm e = 20 mm

Grade para concreto com Dmáx≤ 9,5 mm

Figura 5.15 – Detalhe das grades a serem utilizadas no ensaio da Caixa L.

De acordo com Nguyen, Roussel e Coussot (2006), a porta da caixa L deve ser aberta lentamente, de maneira que o resultado do ensaio dependa apenas da tensão de escoamento do material, que é o parâmetro mais importante quando se controla a capacidade de um concreto preencher uma determinada fôrma. Caso contrário, o resultado do ensaio torna-se dependente de uma combinação das propriedades intrínsecas da amostra (tensão de escoamento, viscosidade plástica,

densidade) e de parâmetros externos (como, por exemplo, a taxa de levantamento da porta).