PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL TR Tecnologia dos Revestimentos Aula 9 Reologia: conceitos básicos Sumário Conceitos Deformação em um sólido ideal Deformação em um fluido ideal Comportamento Newtoniano e Não-Newtoniano Métodos de avaliação reológica Leitura obrigatória Profa. Dra. Yêda Vieira Póvoas Definição de Reologia Rheo = Deformação Logia = Ciência ou Estudo Reologia Conceitos Reologia é a ciência que estuda a deformação e o fluxo da matéria Usamos reologia para analisar as deformações ou as tensões de um material provocadas pela aplicação de uma tensão ou deformação Classificação de um material Sólido, Líquido ou Gasoso Faixa de comportamento dos materiais Número de Deborah (De): estabelece a relação entre tempo de relaxamento do material, λ r, e o tempo de duração da aplicação de uma deformação ou tensão, t. De = λ r /t Onde: λ r (tempo de relaxamento) - tempo necessário para ocorrer algum movimento molecular De (Número de Deborah) - relação entre as forças elásticas e viscosas que atuam no material t (tempo do experimento) - tempo de aplicação da tensão ou deformação Sólido ideal Extremos clássicos Fluido ideal 1
Tensão de cisalhamento Viscosidade Deformação em um sólido ideal Tração, Cisalhamento, Compressão Deformação em um fluido ideal Tensão de cisalhamento, Taxa de cisalhamento, Deformação A diferença entre um sólido e um fluido ideal quando submetidos a um determinado esforço está no comportamento apresentado Fluido ideal Sólido ideal Apresenta algum tipo de escoamento irreversível entre moléculas após sofrer deformação Deformação comum: cisalhamento simples Viscosidade Não é sempre que apresenta algum tipo de escoamento após sofrer deformação Módulo Definição de Viscosidade Deformação de Fluxo por Cisalhamento Tensão de cisalhamento, Taxa de cisalhamento, Deformação É a resistência que um material apresenta para fluir É sinônimo de fricção interna Tensão de cisalhamento Deformação Taxa de cisalhamento Viscosidade Comportamento Newtoniano A viscosidade é afetada pela temperatura e pressão A viscosidade não varia com o aumento da taxa ou tensão cisalhante Fluido Newtoniano Reologia Comportamento Newtoniano e Não-Newtoniano Taxa de cisalhamento Taxa de cisalhamento 2
Comportamento Não-Newtoniano Comportamento Geral Independentes do tempo Independentes do tempo Dependentes do tempo Viscoelásticos Pseudoplástico Viscosidade diminui com aumento da taxa de cisalhamento Viscoplástico ou Fluido de Bingham Existe uma tensão residual de cisalhamento para que o material apresente um fluxo viscoso Repouso Tensionado Dilatante Viscosidade aumenta com aumento da taxa de cisalhamento Comportamento Não-Newtoniano Dependentes do tempo Independentes do tempo Repouso Tensionado 3
Tixotrópico Viscosidade diminui com o tempo de aplicação de uma determinada taxa de cisalhamento Uma vez retirada a taxa de cisalhamento, a viscosidade inicial é recuperada Todo fluido tixotrópico é pseudoplástico, mas nem todo fluido pseudoplástico é tixotrópico Comportamento Não-Newtoniano Viscoelásticos Materiais viscoelásticos são dependentes do tempo e apresentam ao mesmo tempo características de materiais sólidos e fluidos Reopéxico Comportamento oposto aos fluidos tixotrópicos 1678: Robert Hooke Teoria da elasticidade 1687: Isaac Newton Princípio Mola Representa o caráter reversível da deformação de sólidos elásticos ideais Amortecedor hidráulico Representa o caráter irreversível da deformação viscosa de fluidos ideais A deformação sofrida pela mola é diretamente proporcional a tensão aplicada Fluidos viscosos apresentam deformações plásticas, permanentes Desvios da linearidade Maxwell Voigt Maxwell-Voigt 1. Deformação elástica instantânea 1. Deformação elástica retardada 1. Deformação elástica instantânea 2. Deformação plástica dependente por um componente viscoso 2. Deformação elástica retardada do tempo 2. Recuperação elástica retardada por 2 componentes viscosos 3. Recuperação elástica instantânea pelo mesmo componente viscoso 3. Recuperação elástica instantânea 4. Recuperação plástica residual 4. Recuperação elástica retardada irrecuperável pelos componentes viscosos 4
Cimento, cal, pozolanas, inertes ( fillers ) Agregado miúdo e graúdo Plastificantes, retentores de água, incorporadores de ar... Argamassa de assentamento Argamassa de revestimento Mapadaobra.com.br sintracomsbc.com.br dekempreiteira.com.br comprar-casas.net 5
Argamassa para projeção Argamassa colante bullx.com.br construdeia.com Argamassa autonivelante Reologia Métodos de avaliação www.topeca.pt Mesa de consistência - NBR 13276 (ABNT, 1995) 30 quedas padronizadas Dropping ball - BS 4551 part.1 (BSI, 1980) Liberação de uma esfera em queda livre, sem rotação, em amostra de Ø 100 mm e h = 25 mm Método não é sensível para misturas com: - elevado teor de finos ( espalhamento, trabalhabilidade) - Incorporadores de ar (espalhamento semelhante a argamassa tradicional) Silva et al.(2005) Método não é sensível para misturas com fibras, pois é formada uma rede que amortece o impacto da esfera, alterando significativamente o resultado do índice de penetração Silva et al.(2005) 6
Squeeze flow Aplicação de uma taxa de cisalhamento radial constante decorrente da compressão imposta à massa pelo equipamento Silva et al.(2005) Reômetros para suspensões 7
Reômetros para suspensões Reômetros Leitura obrigatória Melhor aplicação em argamassas BARRA, G. Apostila de processos 4. Parte 1: Fundamentos de reologia de materiais poliméricos. http://emc5744.barra.prof.ufsc.br/reologia%20parte%201.pdf SILVA, R.P.; BARROS, M.S.B.M; PILEGGI, R.G.; JOHN, V.M. Avaliação do comportamento da argamassa no estado fresco através dos métodos de mesa de consistência, dropping ball e squeeze flow. In: Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, 6. IV SBTA. CD-ROM, Florianópolis, 2005 8