Desempenho mecânico e durabilidade de concretos reforçados com fibras frente ao ataque por sulfato externo
Resumo
Resumo: O Concreto Reforçado com Fibras (CRF) é um material compósito formado pela associação entre uma matriz cimentícia e as fibras, que têm sido utilizadas como reforço no concreto há alguns anos, com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas e os aspectos de durabilidade no material produzido. Dentre as diversas fibras que podem ser adicionadas ao concreto, pode-se destacar as fibras de aço, de polipropileno e o reforço híbrido composto por essas duas fibras. O reforço híbrido, para CRF, é a aplicação de dois ou mais tipos de fibras no reforço do mesmo material, podendo gerar propriedades superiores no material produzido se comparado ao reforço através de apenas um tipo de fibra, uma vez que as propriedades mecânicas e de durabilidade do CRF estão relacionadas com a fibra utilizada. Dessa forma, cada CRF deve ser analisado frente às diferentes condições de agressividade às quais ele pode estar submetido, visando garantir as propriedades mecânicas e a durabilidade do material ao longo do tempo. Nesse contexto, o presente estudo tem o objetivo de analisar o desempenho mecânico e a durabilidade de concretos reforçados com fibras de aço, de polipropileno e reforço híbrido de aço e polipropileno frente ao ataque por sulfato de sódio externo, que é um dos principais mecanismos de degradação do concreto. Para o estudo, foram utilizados 160 corpos de prova cúbicos (15 x 15 x 15) cm, 12 corpos de prova prismáticos (15 x 15 x 55) cm e sete ensaios para o acompanhamento das propriedades mecânicas e de durabilidade: resistência à compressão, resistência à flexão, duplo puncionamento (Barcelona), Montevideo, resistividade elétrica superficial, absorção de água por imersão e titulação gravimétrica de sulfatos. O cimento utilizado na produção dos concretos foi o CP V - ARI, as propriedades mecânicas foram acompanhadas aos 28, 49, 154 e 259 dias e a durabilidade avaliada aos 259 dias. Após 259 dias, idade na qual foram avaliados o desempenho mecânico e a durabilidade dos concretos produzidos, não foi identificada perda de resistência ou de durabilidade em nenhum dos quatro traços analisados. Com relação ao desempenho mecânico dos CRF produzidos, o traço com fibras de aço apresentou os maiores valores de resistência residual ao longo do programa experimental, enquanto o traço com fibras de polipropileno, os menores. Com relação à durabilidade dos concretos produzidos, destaca-se que o traço com fibras de polipropileno apresentou os maiores valores de absorção de água por imersão e o traço com reforço híbrido apresentou concentrações de sulfato mais elevadas que os demais traços para profundidades maiores que 1,5 cm, indicando que estes dois traços tendem a apresentar perda de durabilidade com o avanço do tempo de exposição. Comparando o reforço híbrido com os demais traços contendo fibras, nota-se que o traço com reforço híbrido não apresentou propriedades superiores ao traço com fibras de aço; contudo, em comparação ao traço com fibras de polipropileno, foi possível observar um aumento em todas as propriedades analisadas. Abstract: Fiber Reinforced Concrete (FRC) is a composite material formed by the association between a cement matrix and fibers, which have been used as concrete reinforcement for some years, aiming to improve mechanical properties and durability in the produced material. Among the fibers that can be added to concrete, steel and polypropylene fibers can be highlighted, as well as the hybrid reinforcement composed of these two fibers. Hybrid reinforcement, for FRC, is the use of two or more fibers in the reinforcement of the same material, which can generate superior properties if compared to the reinforcement using only one fiber, since the mechanical properties and durability of FRC are related to the fiber used. Thus, each FRC must be analyzed within the different aggressive conditions to which it may be subjected, to ensure the mechanical behaviour and durability of the material over time. In this context, the present study aims to evaluate the mechanical performance and durability of concrete reinforced with steel fibers, polypropylene fibers, and steelpolypropylene hybrid reinforcement against external sodium sulfate attack, which is one of the main concrete degradation mechanisms. For the study, 160 cubic specimens (15 x 15 x 15) cm, 12 prismatic specimens (15 x 15 x 55) cm and seven tests were used to monitor the progress of mechanical performance and durability: compressive strength, flexural strength, double punch test (Barcelona), Montevideo, surface electrical resistivity, water absorption by immersion and gravimetric determination of sulfates. The cement used in the concretes was CP V - ARI, the mechanical properties were monitored at 28, 49, 154 and 259 days and durability were evaluated at 259 days. After 259 days, age when the mechanical behavior and durability of the produced concretes were evaluated, no loss of strength or durability was identified in any of the four analyzed mixtures. Regarding the mechanical performance of the FRC produced, the mixture with steel fibers presented the highest values of residual strength throughout the experimental program, on the other hand, the mixture with polypropylene fibers presented the lowest values. Regarding the durability of the produced concretes, the mixture with polypropylene fibers showed the highest values of water absorption by immersion and the mixture with hybrid reinforcement presented higher concentrations of sulfate than the other mixtures for depths greater than 1.5 cm, indicating that these two mixtures tend to lose durability with increasing exposure time. When comparing the hybrid reinforcement with the other mixtures containing fibers, it is noted that the mixture with hybrid reinforcement did not present properties superior to the mixture with steel fibers; however, in comparison with the mixture with polypropylene fibers, it was possible to notice an increase in all the evaluated properties.
Collections
- Dissertações [63]