Projeto, adaptação, instalação e testes preliminares para um sistema de medida de energia de fratura de materiais cerâmicos pelo método da cunha

Abstract

Este trabalho discute o projeto e a instalação dos dispositivos para determinação da energia de fratura em materiais cerâmicos utilizando o método da cunha patenteado, além dos resultados preliminares de carga máxima e energia de fratura para duas argamassas. Para testar o sistema, e conseqüentemente implantar o método, foram preparadas argamassas com cimento Portland, areia e água, moldadas, curadas a 25 ºC por 7 dias e secas a 50 ºC por 48 h. Foram caracterizadas duas proporções de areia:cimento de 3:1 e 2:1. A partir dos testes preliminares foram estabelecidas as condições de propagação estável da trinca. A trinca percorre um plano imaginário definido por ranhuras laterais da amostra. O método está plenamente instalado e pronto para o desenvolvimento de trabalhos sistemáticos correlacionando energia de fratura e microestruturas de refratários e cerâmicas em geral, incluindo materiais para construção civil. Além do pleno funcionamento do método para temperatura ambiente, os resultados mostram que a técnica é sensível aos aspectos microestruturais do material caracterizado, distinguindo, neste trabalho, entre as duas composições de argamassas empregadas.

Influência da forma e do processo de obtenção do entalhe na carga máxima e na energia de fratura de argamassas utilizando o método da cunha para propagação estável de trinca

“…O molde original de PVC foi desenvolvido anteriormente em trabalho relacionado ao método da cunha, para avaliação da energia de fratura de materiais cerâmicos tipo argamassas e concretos [17]. A Fig.…”

Estudo do posicionamento do dispositivo de teste utilizada no ensaio de propagação estável da trinca pelo método da cunha e da influencia do tamanho de agregado nos resultados de medida de energia de fratura utilizando o método da cunha e o da barra entalhada e flexionada

“…Conforme a literatura especializada, esta integral é feita até o ponto em que houve uma queda de 90% da carga medida em relação à carga máxima atingida no ensaio [8]. Para avaliar a energia de fratura, a condição de propagação estável da trinca deve ser rigorosamente obedecida, ou seja, a extensão da trinca deve ser tal que permita o monitoramento completo pela máquina de ensaio durante a sua propagação [16,23,24].…”

“…Este método é muito importante e direcionou a pesquisa de fratura de refratários para o uso de uma única trinca grande semelhante ao estudo da mecânica da fratura para metais [16]. ser um grande problema na utilização deste método, visto que, a barra apresenta pequenas dimensões e, por isso, agregados refratários podem ter tamanhos próximos à dimensão da área de fratura, o que pode afetar fortemente o resultado final [23]. Também, como visto anteriormente, o tamanho da zona de processo da região da trinca para refratários pode ser bastante grande e os corpos de prova para teste de trabalho de fratura em escala laboratorial podem não ser grandes o suficiente para permitir o completo desenvolvimento da zona de processo de trinca [16].…”

“…Nesta equação, (U S +U M ) fornece a energia potencial para a propagação da trinca, enquanto W fs , a energia de superfície, fornece a resistência à propagação da trinca.De forma simples, a energia acumulada na amostra e na máquina de ensaio durante a deformação elástica deve ser a menor possível e transformada em energia de superfície de modo controlado. A condição necessária para tal pode ser descrita pela seguinte inequação[23,25,26]: Equação 3 em que d(U M +U S )/dc é a variação das energias elásticas armazenadas na máquina (U M ) e na amostra (U S ) por unidade de propagação de trinca (dc), sendo essa, portanto, a variação da energia potencial, e dW fs /dc é a variação de energia de superfície (dW fs ) por unidade de propagação de trinca, representando a variação da energia consumida durante o processo de propagação.…”

“…(a) Geometria e dimensões da amostra para medida da energia de fratura pelo método da barra entalhada e flexionada em três pontos e (b) seção transversal, mostrando a área por onde a trinca se propaga[23].Nakayama definiu a configuração de uma amostra com entalhe especial (conforme esquematizado na figura 7) e utilizou uma máquina de teste rígida o suficiente para permitir o acompanhamento da propagação estável de trinca na amostra entalhada, através do registro da curva carga-deslocamento [8,22]. Normalmente a barra possui medidas de altura (h) e espessura (b) de 25 mm x 25 mm ou 40 mm x 40 mm, com a profundidade do entalhe (c) em torno de 0,4 da altura, restando assim pequena área de fratura, o que pode (a) (b)…”