2.1 Estudo de dosagem

Para este estudo foi escolhido um traço de controle com uma resistência especificada na prática comumente de 40 MPa. Para estudar o efeito de adições de impermeabilização base cristalina na retração plástica, foram utilizados três produtos comercialmente disponíveis para modificar o traço de controle. As adições reagem quimicamente com a água infiltrada/ umidade nos poros / fissuras do concreto e resulta no crescimento de cristais microscópicos que bloqueiam o fluxo de umidade, tornando o concreto menos permeável. As dosagens recomendadas pelos fabricantes foram utilizadas para modificar o traço de controle. As adições K, P e X foram adicionadas a 2,0%, 0,8% e 1% da massa de cimento, respectivamente, no traço de controle. Para todos os traços foi escolhida uma relação a/c de 0,55. O traço empregado pode ser observado na Tabela 1.

2.2. Configurações do ensaio

Os moldes foram utilizados de acordo com a ASTM C 1579-06, para induzir uma fissura ao longo do centro da laje. As lajes possuíam 355 (± 10) mm x 560 (± 10) mm x 100 (± 5) mm e continham uma placa metálica de aumento de tensão, que foi parafusada ao fundo do molde. As placas de aumento de tensão foram utilizadas para induzir uma fissura no concreto nas primeiras idades. Para cada mistura, foram testadas duas amostras na câmara ambiental mostrada na Figura 1.

Figura 1 Câmara ambiental instrumentada para a realização de ensaios retração plástica 

O ensaio foi realizado seguindo a norma ASTM C1579 em termos de materiais, moldes e condições ambientais especificadas. No entanto, ensaios adicionais utilizando temperaturas mais elevadas e menor umidade foram conduzidos para simular condições mais severas do que aquelas especificadas pela norma de ensaio. De acordo com a norma ASTM, a temperatura deve ser de 36 ± 3°C, a umidade relativa 30 ± 10% e a velocidade mínima do vento de 4,7 m/s sobre o centro da amostra. A taxa de evaporação medida na câmara ambiental foi superior a 1,0 kg/m²/h que é especificada na norma de ensaio.

2.3. Condições ambientais

As condições da Câmara Ambiental foram reguladas através de um controlador de temperatura e umidade relativa. A temperatura e a umidade relativa foram registadas utilizando um registrador de dados HOBOware. Um sensor duplo de temperatura e umidade foi colocado acima do centro de cada placa. As leituras foram feitas pelo registrador a cada 10 segundos e os resultados foram plotados usando o software HOBOware.

O gráfico acima é uma captura de tela dos dados e, portanto, não tem resolução muito alta. No entanto, este gráfico está descrito abaixo para maior clareza. A Figura 2 mostra um período de condicionamento de uma hora quando a temperatura e a umidade relativa são trazidas da temperatura ambiente para condições de ensaio padrão. Isto é indicado pelo primeiro aumento de temperatura e queda na umidade. Mais tarde, há um aumento acentuado na umidade e diminuição da temperatura, o que indica que a laje é colocada na câmara. Poucos minutos após a colocação das amostras, tanto a temperatura como a umidade estabilizam dentro das tolerâncias especificadas na ASTM. As curvas pretas sólidas e tracejadas representam a temperatura na parte superior e inferior da câmara, respectivamente. Do mesmo modo, as duas curvas azuis correspondem aos valores de umidade no topo e no fundo da câmara. Uma vez que as capturas de tela apresentadas aqui têm uma resolução fraca, foram adicionadas linhas vermelhas e linhas verdes para permitir a leitura dos valores de temperatura e umidade superiores e inferiores, respectivamente. O ensaio é conduzido durante 24 horas, logo após a amostra é removida e o tamanho da fissura é medido. Uma vez que as amostras foram colocadas na câmara ambiental, a temperatura estava entre 34°C e 36°C ao longo do ensaio (linhas vermelhas), enquanto a umidade estava dentro de um intervalo apertado de 25- 40%. Estes valores estão dentro dos limites permitidos pela ASTM.

Figura 2 Imagens típicas de temperatura e umidade versus tempo (condições padrão) 

2.3.1. Condição Modificada

Para estudar o comportamento das misturas testadas anteriormente sob condições de secagem mais severas, as condições na câmara ambiental foram modificadas. Conforme descrito anteriormente, as linhas vermelhas e azuis sólidas foram adicionadas para ler os valores de temperatura e umidade superiores e inferiores, respectivamente, durante as primeiras 8 horas do ensaio. As linhas pontilhadas correspondem às condições modificadas na câmara após as primeiras 8 h.

Como na condição padrão, há um período de condicionamento antes de colocar a laje e um período posterior de recuperação. A condição modificada foi destinada a expor as amostras a condições mais extremas de temperatura e umidade. As condições especificadas pela norma ASTM foram utilizadas nas primeiras 8 horas para simular um dia de trabalho no qual o concreto é monitorado e mantido. Após o período de 8 horas, as condições foram alteradas de modo que a temperatura foi aumentada gradualmente para 46 ± 1°C. Isto resultou na queda da umidade para um gama de 15- 27% dentro de 4 horas após estas condições serem impostas. Isto representou aproximadamente um aumento de 30% na temperatura média e um decréscimo de cerca de 25% na umidade. O ensaio sob estas condições também foi conduzido durante 24 horas, após o qual as fissuras foram medidas.

Figura 3 Imagens típicas de temperatura e umidade versus tempo (condições modificadas) 

2.4. Tempo para fissurar

Apesar de não ser uma exigência da norma de ensaio, o tempo até a primeira fissura foi medido usando duas câmeras de vídeo HP AutoFocus 720i de alta definição. O vídeo da laje durante o ensaio foi gravado para determinar o tempo de fissuração. Isso eliminou a necessidade de observar manualmente as amostras para fissuração.

3.1. Largura da fissura

Após 24 horas, as amostras ensaiadas foram removidas da câmara e as fissuras caracterizadas. O tamanho da fissura foi medido utilizando um microscópio óptico portátil a intervalos de 10 mm ao longo do comprimento da fissura. A média de todas as leituras para as duas amostras é apresentada na Tabela 2. Também, está incluída nesta tabela a largura máxima de fissura registrada nas amostras.

Os resultados na Tabela 2 indicam claramente que a adição K reduz significativamente a largura média de fissuras e as larguras máximas de fissuras quando comparadas com o traço de controle sob condições padrão e modificadas. Da mesma forma, a adição P também apresenta alguma redução na fissuração quando comparada com o traço de controle. Embora a adição X mostrou redução na largura de fissura sob condições padrão, esta se mostrou maior do que a medida para o controle em condições modificadas. Isto indica que algumas adições impermeabilizantes podem ser menos eficazes na redução da fissuração por retração em condições mais quentes e secas.

3.2. Relação de redução de fissuração

A ASTM C1579-06 especifica que uma taxa de redução de fissuras (CRR) pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

Os gráficos na Figura 4 comparam a razão de redução de fissuras de cada adição quando comparada com a mistura de concreto de controle. É evidente que a mistura K é a mais eficaz na redução da largura da fissura. Quando a adição de K foi adicionada a uma dosagem de 2% sobre a massa de cimento, a razão de redução de fissuração em condições padrão foi de cerca de 80% e que sob condições modificadas era de aproximadamente 55% (mostrado na Figura 5). Em comparação, a dosagem para a adição X foi apenas metade de K, mas isto resultou num CRR de apenas 15% em condições padrão e um CRR negativo superior a -20% em condições modificadas (isto é, aumentando a largura das fissuras). A adição de P a 0,8% sobre a massa de cimento tinha um CRR moderado de cerca de 10% sob ambas as condições ambientais.

Figura 4 Relação de redução de fissuração sobre o controle 

Figura 5 Largura de fissura de Controle (C1) quando comparado com K1 (condições modificadas) - indicando um CRR aproximado de 55%. 

3.3. Área de fissuração

Com base nas medidas de largura de fissuras, foram calculadas áreas de fissuras para todas as amostras. As áreas de fissuras médias para condições padrão e modificadas são mostradas nas Figuras 6a e 6b, respectivamente. É evidente a partir das figuras que a área média de fissuras para o controle era superior a 150 mm². Todas as adições reduziram a área de fissura nas condições especificadas pela ASTM e sob condições modificadas. O único ponto discrepante foi o da adição X que mostrou um aumento na fissuração em condições modificadas. Na dosagem especificada, a adição K parece ser a mais eficaz na redução da fissuração induzida por retração.

Figura 6 Área média de fissuras (mm²) 

3.4. Tempo de fissuração e escopo futuro da pesquisa

As tabelas seguintes listam o tempo que levou para cada laje fissurar. O tempo de fissuração foi observado visualmente a partir de uma gravação de vídeo.

O tempo até a primeira fissura para as amostras de controle quando comparado com as misturas com aditivos é o mais baixo sob condições padrão e modificadas. Isto indica que todas as adições retardam a formação da primeira fissura. As adições K e X atrasaram o tempo para a primeira fissura quando comparado ao controle por uma média de aproximadamente 50min considerando condições padrão e modificadas. O atraso no tempo para a primeira fissura devido à adição P quando comparado com o controle era uma média de apenas 5 minutos.

Observa-se também que o tempo até a primeira fissura aumentou sob condições modificadas não apenas para o controle, mas para todas as amostras em uma média de 16 min. Sob condições modificadas, quando a temperatura é maior, a taxa de ganho de resistência seria mais rápida. Um atraso no tempo para a primeira fissura sob condições modificadas para o traço de controle e o traço modificado com a adição P traduzida em fissuras mais estreitas e área de fissura total ligeiramente inferior (consulte a Tabela 2 e a Fig. 6). Contudo, para as adições K e X, foram registadas áreas de fissuras maiores sob condições modificadas. Quando comparado com o controle, a adição K causou o maior atraso no tempo para a primeira fissura e resultou no CRR mais elevado. Por conseguinte, não podem ser tiradas conclusões conclusivas a partir dos dados disponíveis e mais pesquisas são justificadas para confirmar a relação entre o tempo para a primeira fissura e a fissuração. A influência do traço e das adições, tais como as cinzas volantes sobre a taxa de evaporação, foi descrita num estudo de Banthia e Gupta (^{Banthia & Gupta, 2009}).

Estudos futuros devem se concentrar na medição da taxa de evaporação diretamente das amostras em oposição à medição da evaporação na câmara ambiental. A evaporação da umidade das amostras também é uma função da exsudação, portanto, medir a perda de umidade das amostras diretamente também pode ajudar a capturar o efeito da exsudação. No entanto, o grande tamanho de amostra especificado na ASTM coloca desafios na medição precisa da perda de umidade das amostras. A redução na fissura observada neste estudo pode ser devida a uma taxa mais rápida de ganho de resistência nas primeiras idades. Para confirmar esta hipótese, os estudos futuros devem focar na medição da perda de umidade das amostras e também na medição do aumento simultâneo do ganho de resistência nas primeiras idades do material utilizando amostras de formato de “osso de cachorro”, tal como utilizado num estudo de Gupta (^{Gupta, 2008}).