Desenvolvimento de um concreto reforçado com fibras (CRF) híbridas de polipropileno

Abstract

RESUMO: Existem diversos tipos de fibras, metálicas ou poliméricas, que são empregadas em concreto para melhorar o seu comportamento, principalmente a sua capacidade de deformação, tornando-o mais dúctil. Pesquisas têm sido direcionadas para investigar as propriedades mecânicas do concreto reforçado com fibras (CRF) de forma híbrida por meio do emprego de fibras de diferentes materiais ou distintas geometrias. Hsie (2008) comenta que a maioria das pesquisas têm sido focada em CRF híbridas de aço e de polipropileno (PP). As fibras de aço possuem elevado módulo de elasticidade e podem melhorar a tenacidade do concreto na flexão. Ferreira (2008) concluiu que o efeito das fibras de aço restringe-se apenas a fase pós- pico do histórico de carregamento. Ferrari et al (2013) constatou que a adição fibras metálicas de 13 mm de comprimento as macrofibras potencializa o desempenho do concreto. No entanto, a disponibilidade de fibras de aço no Brasil é bem restrita, restringindo-se a comprimentos da ordem de 25 mm ou superior. Nesta pesquisa a proposta baseia-se na investigação das propriedades mecânicas do CRF híbridas de Polipropileno (PP). São duas formas de fibras de PP a serem investigadas: macrofibras e microfibras. Foram estudados 11 grupos de CRF. Sendo o traço do concreto de referência dosado pelo método da Associação Brasileira de Cimento Portland para a resistência de 30 MPa. A premissa da pesquisa é que as duas formas de fibras de PP trabalhem conjuntamente contribuindo em estágios distintos do histórico de carregamento do material na flexão: as microfibras devido a maior dispersão na matriz atuem na interceptação de microfissuras e com as macrofibras, espera-se a contribuição no sentido de evitar a propagação da fissuração de forma a aumentar a ductilidade do material. Para tanto, foram desenvolvidos ensaios de flexão em quatro pontos em corpos de prova prismáticos (150 x 150 x 500 mm) seguindo-se a metodologia indicada pela norma Japonesa JSCE-SF4 (1984). Foram também moldados corpos de prova cilíndricos (100 x 200 mm) e submetidos a ensaios de compressão para obtenção da resistência e do módulo de elasticidade, bem como, a resistência à tração indireta. A consistência do CRF no estado fresco foi avaliada por meio do ensaio do abatimento do tronco de cone. Resultados de pesquisas anteriores mostraram que a trabalhabilidade diminui devido ao aumento dos teores de fibras, para que não ocorresse esse problema foi adicionado superplastificante até o ponto de considerarmos o concreto com mesma trabalhabilidade. Também foi observado que o processo de hibridização possibilitou a obtenção de um CRF com bons resultados de tenacidade e das tensões residuais, principalmente para os grupos com maiores taxas de fibras. Porém, nesses percebeu-se redução da resistência à compressão axial e do módulo de elasticidade

ABSTRACT: There are several types of fibers, metallic or polymeric, that are used in concrete to improve its behavior, mainly its capacity of deformation, making it more ductile. Research has been directed to investigate the mechanical properties of fiber reinforced concrete (CRF) in a hybrid way by using fibers of different materials or different geometries. Hsie (2008) comments that most research has been focused on CFR hybrid steel and polypropylene (PP). The steel fibers have high modulus of elasticity and can improve the tenacity of the concrete in the bending. Ferreira (2008) concluded that the effect of steel fibers is restricted only to the post-peak phase of loading history. Ferrari et al (2013) found that adding 13 mm long metal fibers to macrofibres enhances concrete performance. However, the availability of steel fibers in Brazil is very restricted, being restricted to lengths of the order of 25 mm or greater. In this research the proposal is based on the investigation of the mechanical properties of CFR hybrid polypropylene (PP). There are two forms of PP fibers to be investigated: macrofibres and microfibers. 11 groups of CRF were studied. The mixture of the reference concrete dosed by the method of the Brazilian Association of Portland Cement for the resistance of 30 MPa. The research's premise is that the two forms of PP fibers work together contributing at different stages of the material loading history in the flexion: the microfibers due to greater dispersion in the matrix act in the interception of microcracks and with the macrofibres, it is expected contribution in order to avoid the propagation of cracking in order to increase the ductility of the material. For this, flexural tests were developed at four points in prismatic specimens (150 x 150 x 500 mm), following the methodology indicated by the Japanese standard JSCE-SF4 (1984). Cylindrical test specimens (100 x 200 mm) were also molded and subjected to compression tests to obtain the strength and modulus of elasticity, as well as splitting test. The consistency of the CRF in the fresh state was evaluated by slump test. Results from previous research have shown that the workability decreases due to the increase in the amount of fibers. To avoid this problem, superplasticizer has been added until the point where the concrete can be considered with the same workability as the reference. It was also observed that the hybridization process allowed to obtain a CRF with good results of tenacity and residual stresses, especially for the groups with higher fiber rates. However, it was observed a reduction of the axial compressive strength and modulus of elasticity