Desenvolvimento de um sistema para monitoramento do módulo de elasticidade de materiais cimentícios desde as primeiras idades

Abstract

A determinação experimental das propriedades mecânicas nas primeiras idades de materiais cimentícios é um desafio para a Engenharia atual, pois neste intervalo de tempo tais materiais passam por mudanças microestruturais intensas. Dentre as propriedades mecânicas, o módulo de elasticidade é de especial interesse. O ensaio EMM-ARM (Elastic Modulus Measurement through Ambient Response Method) foi desenvolvido visando solucionar limitações relacionadas ao estudo do comportamento de materiais cimentícios desde as primeiras idades. No entanto, ainda apresenta a limitação de ser baseado em instrumentações caras que restringem seu uso disseminado, além de necessitar de investigações metrológicas adicionais para caracterização de sua exatidão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento, validação, análise metrológica e aplicação no estudo de cimentos com diferentes cinéticas de hidratação, de um sistema de ensaio de baixo custo para execução do ensaio EMM-ARM. O sistema de ensaio foi desenvolvido utilizando-se a plataforma de prototipagem rápida Arduino. O sistema foi validado para ensaios EMM-ARM em pastas de cimento e concreto, com vibração ambiente e forçada, por meio da comparação a resultados de métodos de ensaio consolidados. A análise metrológica foi realizada com base na NBR ISO 5725:2018, que permite avaliar a precisão e a tendência do método de ensaio. No estudo de cimentos com diferentes cinéticas de hidratação, as curvas de desenvolvimento do módulo de elasticidade, os tempos de fim de pega e a energia de ativação aparente dos cimentos estudados foram obtidos a partir de ensaios EMM-ARM. O sistema de aquisição de dados desenvolvido possuiu custo total de R$90,00, tendo sido validadas as versões do sistema de ensaio para pastas de cimento e concretos. Os desvios-padrão de repetibilidade e reprodutibilidade encontrados foram, respectivamente, 7,01% e 8,20%, que são bastante próximos aos limites adotados em normas de métodos clássicos de determinação do módulo de elasticidade.