ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE CONCRETOS COM FIBRAS METÁLICAS E COM FIBRAS DE POLIPROPILENO

Artigo publicado em: AATH - Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón

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ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE CONCRETOS COM FIBRAS METÁLICAS E COM FIBRAS DE POLIPROPILENO

Vanessa Elizabeth dos Santos Borges; Janet Barbosa França Campos; João Luís de Abreu Pinto; Daiane Vitória Machado Ramos ; Luiz Carlos Pinto da Silva Filho; Flávio Augusto Setimi Sohler .

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Palavras-chave: concreto – fibra metálica – fibra de polipropileno – tenacidade – compósitos.

RESUMO

O presente trabalho visou avaliar o comportamento de concretos com adição de fibras metálicas e polipropileno de alto módulo, para dois diferentes teores (0,4% e 0,8% em relação ao volume de concreto) e para a mistura das duas fibras. Para o concreto no estado fresco foram avaliados o abatimento, o teor de ar incorporado e a massa unitária. No estado endurecido avaliou-se a tenacidade, resistência à compressão, índice de vazios e absorção por imersão e fervura. Os resultados indicaram que no estado fresco a adição das fibras proporcionou uma redução no abatimento, no entanto, não foram verificadas alterações significativas no teor de ar incorporado e na massa unitária. Quanto à tenacidade, pôde-se verificar que, nos concretos com adição de apenas um tipo de fibra, o aumento no teor de fibras metálicas levou a um ganho na tenacidade, com comportamento inverso para as de polipropileno. No caso das combinações terciárias, essas apresentaram comportamentos superiores ao da referência.

INTRODUÇÃO

Com o incremento do conhecimento sobre a microestrutura e a macroestrutura dos materiais, o interesse no desenvolvimento e qualificação de materiais compósitos vem aumentando nos últimos anos. No campo da engenharia civil, a incorporação de fibras a matrizes de concreto é um tema que vem recebendo atenção especial. O mesmo tem sido objeto de várias pesquisas, que demonstraram que a incorporação das fibras altera de forma marcante o comportamento à ruptura do concreto, especialmente quando submetido a esforços de tração. Os bons resultados vêm motivando, até mesmo, estudos sobre o uso das fibras para confecção de elementos estruturais, sem armadura tradicional(1).

Visando contribuir com os estudos do concreto com fibras, o presente trabalho teve por objetivo avaliar, comparativamente, o comportamento de concretos confeccionados com dois tipos de fibras, metálica e polipropileno de elevado módulo de elasticidade. Foram analisadas nessa pesquisa propriedades do concreto nos estados fresco e endurecido. Foi realizado também um estudo em termos de desempenho e eficiência paras as diversas dosagens. Tal estudo foi baseado nas alterações relativas à tenacidade, visto ser essa uma das propriedades mais importantes do compósito e mais alterada com a adição de diferentes tipos e teores de fibras.

PROGRAMA EXPERIMENTAL

Com o intuito de se alcançar os objetivos propostos, adotou-se a metodologia discutida a seguir, a qual possibilitou a determinação das propriedades do concreto no estado fresco, em especial a trabalhabilidade e o teor de ar incorporado, e no concreto no estado endurecido quanto à tenacidade, índice de vazios, absorção por imersão e fervura, e resistência à compressão aos 28 dias.

Materiais utilizados

Cimento – Utilizou-se cimento Portland – CP II F-32, de massa específica 3,08 g/cm³ e resistência à compressão aos 28 dias de 45,9 MPa.

Agregados – Foi utilizado agregado miúdo natural com dimensão máxima característica (Dmáx) de 2,4 mm, módulo de finura igual a 1,40, massa específica – Chapman – de 2,64 g/cm³, teor de material pulverulento de 6,76% e absorção de 0,40%. O agregado graúdo britado empregado foi do tipo litológico granito, proveniente da região de Goiânia, com as seguintes características: Dmáx de 12,5 mm, módulo de finura de 5,68, massa específica – SSS – igual a 2,63 g/cm³ e absorção de 0,90%.

Fibras - Foram utilizadas fibras metálicas de 30 mm de comprimento, diâmetro igual a 0,62 mm e fator de forma (l/d) igual a 48, sendo o número de fibras/kg igual a 13 000. As fibras metálicas se apresentavam em forma de pente, coladas entre si por um produto hidrossolúvel. As fibras de polipropileno empregadas eram do tipo corrugada, apresentavam-se em pequenos discos envoltos por um plástico hidrossolúvel, e possuíam as seguintes características: 40 mm de comprimento, 1,1 mm de diâmetro, fator de forma (l/d) igual a 36 e número de fibras/kg igual a 28 900.

Os teores em volume de fibras utilizados nas dosagens estão indicados na Tabela 1.

Tabela 1 – Teores em volume de fibras utilizados.

Nomenclatura Percentagens de fibras adicionadas

S0P0 Dosagem de referência

S4P0 0,4% de fibras metálicas (steel)

S0P4 0,4% de fibras de polipropileno

S2P2 0,2% de fibras metálicas + 0,2% de fibras de polipropileno

S8P0 0,8% de fibras metálicas

S0P8 0,8% de fibras de polipropileno

S4P4 0,4% de fibras metálicas + 0,4% de fibras de polipropileno

Ensaios

Para o presente trabalho utilizou-se uma adaptação de uma dosagem anteriormente utilizada(3), sendo o traço da mesma, em massa, igual a 1:1,63:2,67:0,48 (Cimento:Areia:Brita:água/cimento) e aditivo superplastificante, à base de policarboxilato, com teor de 1,75 % em relação à massa de cimento. Além disto, fixou-se um valor mínimo para o abatimento do tronco de cone de 180 mm.

Foram moldados corpos-de-prova cilíndricos com dimensões de 15 cm x 30 cm para ensaios de resistência à compressão, índice de vazios e absorção por imersão e fervura, e corpos-de-prova prismáticos, com dimensões de 10 cm x cm 10 cm x 40 cm para o ensaio de tenacidade.

Figura 1 – Aparência das