Estudo da geometria de fissuras através de diferentes métodos de fissuração em geopolímeros com adição de cal hidratada

Abstract

Resumo: A autocicatrização depende de algumas variáveis, dentre elas se destacam a geometria e profundidade das fissuras do material empregado. Em matrizes geopoliméricas, um dos problemas que envolvem a autocicatrização seria a falta de padronização dos métodos de fissuração e a pouca quantidade de estudos comparativos publicados, levando a dúvidas referentes ao seu comportamento. Visto isso, o presente trabalho busca avaliar a geometria das fissuras em pastas geopoliméricas, com adição de fibras e cal hidratada, frente a diferentes métodos de fissuração. Os métodos analisados na pesquisa consistem em: tração por compressão diametral, flexão a 3 pontos, e o método adaptado de Montevideo. Para permitir uma comparação entre as fissuras geradas pelos métodos escolhidos, foi fixada a interrupção do ensaio com a abertura das fissuras em 80 µm, estas induzidas em corpos de prova com 3 dias de idade. O presente estudo visa a comparação dos métodos de fissuração desde a execução do ensaio, com a padronização de velocidade de aplicação de carga e determinação de critérios de parada pela abertura de fissuras. Como resultado principal, a pesquisa compara a geometria da fissura gerada por cada método escolhido em termos de extensão, largura e profundidade, uma vez que a geometria afeta diretamente na velocidade e modo de preenchimento dessas fissuras por meio da autocicatrização do material. A deformação elástica das amostras pode ser medida através da comparação da abertura de fissura do LVDT com a abertura após a retirada da carga. Os corpos de prova submetidos ao método Montevideo apresentaram a menor deformação elástica (12,5%), isso devido a fissura ser gerada a partir do entalhe e a abertura permitir um giro. As amostras submetidas a tração por flexão a 3 pontos tiveram as fissuras de abertura constantes, de 80 a 90µm, uma vez que foram avaliadas as fissuras da base. Já as fissuras geradas pelo ensaio de compressão diametral apresentam afunilamento próximo ao centro do corpo de prova, tendo 90µm na maior abertura e 30µm na menor, caracterizando o formato de ampulheta. Para a autocicatrização, em termos de extensão, as fissuras de flexão a 3 pontos são mais favoráveis, enquanto por profundidade as amostras de compressão diametral são favorecidas e em relação a abertura superficial, os corpos de prova de MVD apresentam maior facilidade por irem afunilando na sua extensão

Abstract: The self-healing capacity of materials depends on several variables, among which the geometry and depth of the cracks stand out. In geopolymeric matrix, one of the challenges is the lack of standardized cracking methods and the limited number of comparative studies published in literature, which leads to uncertainties about their behavior. In this context, the present study aims to evaluate the crack geometry in geopolymer pastes, incorporating fibers and hydrated lime, under different cracking methods. The methods analyzed in this research include splitting tensile test, three point bending test, and the Montevideo method. To enable a comparison between the cracks generated by the selected methods, a controlled crack opening of 80µm was established, induced in specimens at 3 days of age. This study aims to compare the cracking methods starting from the execution of the tests, by standardizing the loading rate and establishing stopping criteria based on crack opening. As a main result, the research compares the geometry of the cracks generated by each method in terms of length, width and depth, since these characteristics directly influence the rate and mode of crack filling during the material's self-healing process. The elastic deformation of the samples can be assessed by comparing the crack opening recorded by the LVDT with the opening measured after the load removal. Specimens subjected to the Montevideo method exhibited the lowest elastic deformation (12.5%), attributed to the presence of a notch that allows rotation during crack formation. Samples tested under three-point bending displayed more constant crack widths, between 80 and 90µm, as cracks were analyzed at the bottom face. Meanwhile, cracks generated by the splitting tensile test showed a narrowing near the specimen center, with a maximum width of 90µm and a minimum of 30µm, resulting in an hourglass-shaped geometry. For self healing, in terms of crack extension, three-point bending cracks are more favorable, whereas in terms of depth, the diametral compression specimens are favored. Regarding surface opening, the MVD specimens exhibit greater propensity for healing due to the tapering along their extension