A Reologia e Impressão 3D

Iniciação Científica em Materiais – DEC/UDESC[pic 1]

MATERIAIS SUSTENTÁVEIS

Júlia Michel, Milena Rech

1        Revisão Bibliográfica

1.1        A Reologia e a Utilização do Reômetro

        Entende-se a necessidade da garantia de um bom controle de qualidade cada vez mais eficaz, visto que as propriedades de um dado material têm influência na produção e estabilidade de produtos, assim como na aceitação do mesmo pelo consumidor final [9]. Deste modo, a indústria e a academia atuam de forma complementar e paralela para a realização de análises, ocasionando uma indústria que trabalha com materiais seguros e a academia que tenha registros acerca dos padrões esperados dos materiais[1].
        A Reologia apresenta-se como a ciência que estuda fatores de deformação e escoamento/fluxo da matéria sob a influência de tensões (normal e/ou de cisalhamento), levando em consideração as condições termodinâmicas ao decorrer de um intervalo de tempo. Nesse sentido, a utilização do Reômetro faz-se presente para a obtenção das propriedades reológicas de um material, como a elasticidade, o escoamento e a viscosidade.
        O Reômetro “Thermo Scientific HAAKE Viscotester iQ Rheometer Series”, que será utilizado para a execução de ensaios laboratoriais, permite medições reológicas rápidas, confiáveis ​​e precisas que atendam as demandas de controle de qualidade na utilização de diferentes materiais. Dele, é possível obter desde curvas de viscosidade, tensão de cisalhamento, tensão de escoamento, propriedades visco-elásticas, investigações de mudanças estruturais (reticulação, cura, cristalização) com variáveis dependentes de tempo e/ou temperatura para diferentes materiais e aplicações, até investigações reológicas mais complexas (em rotação ou oscilação) [12].

1.2        Reometria de Materiais Cimentícios

1.2.1        Mistura de Argamassas de Revestimento [2]

        A preparação da argamassa consiste na mistura de água e materiais sólidos, em que o tempo da mistura influencia diretamente nas propriedades reológicas e pode comprometer seu desempenho final se não for bem executado dado o desejado para o material. O estudo desenvolvido pela Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído investiga o comportamento de argamassas de revestimento com e sem a utilização de aditivo dispersante, dado que, durante a mistura, ocorrem uma série de eventos de aglomeração e desaglomeração, que produzem esforços e, caso não sejam rompidos, são capazes de causar danos microestruturais devido a falta de hidratação.
        Para que seja realizada a avaliação do desempenho do material frente ao rompimento dos aglomerados é utilizada a Reometria Rotacional, que quantifica os esforços produzidos a partir do momento em que o líquido é adicionado, o que induz a formação dos aglomerados, e, assim, é possível gerar um perfil reológico por meio de ciclos de cisalhamento consecutivos. É válido ressaltar que as diferentes condições de mistura implicam em também diferentes perfis de curvas reométricas, dadas que as variáveis podem ser de natureza intrínseca (distribuição, área das partículas, presença de aditivos) ou extrínseca (tempo de mistura, forma de adição da água, misturador utilizado, geometria, velocidade).
        Na mistura sem a utilização de aditivo, verificou-se que o tempo e a energia da mistura são proporcionais, ou seja, quando o tempo foi curto e a energia, consequentemente, baixa, a mesma não foi capaz de romper os aglomerados e homogeneizar a mistura, formando, então, uma argamassa reologicamente instável e menos fluida. Ao aumentar o tempo de mistura, foi possível formar uma argamassa dispersa, homogênea, estável e fluida. Os perfis reológicos apresentaram menores torques iniciais (parâmetro ligado à tensão de escoamento) e menores inclinações (parâmetro ligado à viscosidade).
        Já na mistura com a adição do aditivo dispersante, os resultados obtidos mostraram que os níveis de energia foram menores, dado que com o uso do aditivo o sistema homogeneiza-se mais rapidamente, resultando em argamassas mais fluidas.
        Pode-se concluir, então, que a metodologia utilizada apresentou resultados coerentes na avaliação da eficiência do processo de mistura e dos comportamentos reológicos resultantes da mesma.

1.2.2        Mistura de Argamassas Colantes [5]

        Os componentes da argamassa colante são a areia (natural ou artificial), ligantes (cimento) e aditivos químicos, que realizam a função de adesivo para o assentamento de revestimentos. O estudo desenvolvido pela Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído visa mensurar, por meio da Reometria Rotacional, o comportamento reológico da mistura de duas diferentes composições de argamassas colantes (ACI - Argamassa Colante do Tipo I, com utilização recomendada para ambientes internos e ACIII - Argamassa Colante do Tipo III, com utilização recomendada para ambientes externos) ocorrendo a variação do teor de água.
        A análise do comportamento reológico mostra-se importante pois quando o mesmo não se enquadra nos padrões de adequação, pode fazer com que, na prática, o profissional que for realizar a aplicação da argamassa reduza ou aumente a quantidade de água de maneira que ajuste a aplicação naquele momento, mas não corrija o problema efetivamente.
        Se a redução de água acontecesse, a argamassa apresentaria uma sacanagem muito rápida que afetaria o desenvolvimento da microestrutura e as propriedades do material quando endurecido.  Já no caso do aumento da quantidade de água, as partículas do cimento seriam afastadas e a consolidação da mistura seria dificultada, além de criar pontos de fragilidade pois, a água não necessária para as reações de hidratação seria expulsa.
        Com a utilização do método de Reometria Rotacional, foi possível identificar o comportamento do fluxo de fluidos com diferentes taxas de cisalhamento aplicadas, o que permitiu a determinação do torque do escoamento, do nível do torque e da inclinação que indica a viscosidade plástica (tensão de cisalhamento/taxa de cisalhamento). Ainda, pode-se identificar a cinética de mistura, que quantifica a facilidade de mistura, e a ação de aditivos que alterem a resistência ao fluxo.
        Verificou-se que o tempo de 150 segundos foi suficiente para que ocorresse a homogeneização e estabilização das argamassas. É válido ressaltar que a argamassa do tipo ACI apresentou maior dificuldade de mistura devido aos níveis de torque superiores, o que resultou em parâmetros de viscosidade e tensão de escoamentos maiores do que o tipo ACIII. Para ambas as argamassas, à medida em que ocorreu o aumento do teor de água, houve a redução da viscosidade da pasta e, assim, menor foi o teor de ar incorporado, pois a redução da viscosidade gerou uma capacidade de estabilização das bolhas presentes.
        Pode-se concluir, então, que a metodologia utilizada apresentou resultados coerentes na avaliação dos comportamentos reológicos de mistura resultantes da mesma.

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