Estudo da influência das elevadas temperaturas sobre as propriedades mecânicas residuais e a durabilidade do concreto de alta resistência com e sem adição de fibras de polipropileno

Autor: Heron Freitas Resende
Přispěvatelé: Luiz Antônio Melgaço Nunes Branco, André Luis Christoforo, Eduardo Chahud, Marília da Silva Bertolini
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: Os elementos estruturais utilizados na construção civil devem ser projetados para atender aos requisitos de desempenho mecânico, durabilidade e resistência ao fogo. Os principais atributos do concreto de alta resistência (CAR) são sua maior resistência mecânica e durabilidade, características estas fundamentais para o desempenho de uma edificação. Todavia, dada sua baixa porosidade, o CAR tem menor resistência ao fogo quando comparado com concreto de resistência normal (CRN), ou seja, é mais propenso a sofrer ruptura, normalmente explosiva, expondo a armadura da estrutura. Sendo assim, este trabalho tem o objetivo estudar a influência das altas temperaturas sobre as propriedades mecânicas residuais e a durabilidade do concreto de alta resistência com e sem adição de fibras de polipropileno, bem como analisar a possível ocorrência dedesplacamento(spalling). Para isso, foram realizados testes em corpos de provas cilíndricos em fornos de aquecimento para temperaturas crescentes, que variaram de 100 °C a 800 °C à taxa de aquecimento constante de 1 °C/min, permanecendo por 60 minutos na temperatura preestabelecida e então sendo submetidos à taxa de resfriamento constante de 1 °C/min. Posteriormente, foram realizados os ensaios destrutivos e não destrutivos e as análises laboratoriais. Quando comparados com o CAR sem o uso de fibras, os resultados mostraram que o uso de 2 kg/m3 de fibras de polipropileno no CAR melhorou a resistência à compressão até a faixa de temperatura de 400 °C e a resistência à tração até próximo de 200 °C, enquanto na temperatura ambiente houve um ligeiro aumento do módulo de elasticidade. Constatou-se também a eficiência do uso das fibras de polipropileno no CAR nos resultados de ensaios de durabilidade, como o ultrassom até aproximadamente 200 °C, bem como melhorias nos resultados do ensaio de resistividade elétrica até a faixa de temperatura de 400 °C. Em contrapartida, nos ensaios de absorção e de perda de massa, o CAR sem o uso de fibras teve melhor desempenho. Em elevadas temperaturas os resultados demonstraram que o desempenho nas propriedades mecânicas residuais e a durabilidade entre o CAR com e sem fibras de polipropileno são praticamente similares. Na observação física da superfície das amostras após o ensaio de aquecimento entre 600 °C e 800 °C, foi possível identificar como o uso de fibra de polipropileno no CAR leva a reduções nas fissuras e poros na superfície, quando comparada com o CAR sem o uso de fibras. Quanto à análise de microestrutura, verificou-se o surgimento de canais na estrutura de concreto pelo derretimento de fibras de polipropileno após o ensaio de aquecimento das amostras de CAR-FP (concreto de alta resistência com fibras de polipropileno). Além disso, não houve spalling em nenhum ensaio de aquecimento para as amostras de CAR com e sem fibras de polipropileno. Structural elements when used in civil construction must be designed to meet the requirements of mechanical performance, durability, and fire resistance. The main attributes of high-strength concrete (HSC) are its greater mechanical strength and durability, which are fundamental to the performance of a building. However, given its low porosity, the HSC has lower fire resistance when compared to normal strength concrete (NSC), i.e., it is more prone to rupture, usually explosive, exposing the structure's reinforcement. Therefore, this work aims to study the influence of high temperatures on the residual mechanical properties and the durability of HSC with and without the addition of polypropylene fibers, as well as to analyze the possible occurrence of spalling. For this, tests were performed on cylindrical specimens in heating furnaces for increasing temperatures, which varied from 100 °C to 800 °C at a constant heating rate of 1 °C/min, remaining for 60 minutes at the pre-established temperature and then being submitted to a constant cooling rate of 1 °C/min. Subsequently, destructive and non-destructive tests and laboratory analyses were performed. When compared to the HSC without the use of fibers, the results showed that the use of 2 kg/m3 of polypropylene fibers in the HSC improved the compressive strength up to the temperature range of 400 °C and the tensile strength up to around 200 °C, while at room temperature there was a slight increase in the elastic modulus. The efficiency of the use of polypropylene fibers in the HSC was also verified in the results of durability tests, such as ultrasound up to approximately 200 °C, as well as improvements in the results of the electrical resistivity test up to the temperature range of 400 °C. On the other hand, in the absorption and mass loss tests, the HSC without the use of fibers performed better. At high temperatures, the results showed that the performance in residual mechanical properties and durability between the HSC with and without polypropylene fibers are practically similar. In the physical observation of the surface of the samples after the heating test between 600 °C and 800 °C, it was possible to identify how the use of polypropylene fiber in the HSC leads to reductions in cracks and pores on the surface when compared to the HSC without the use of fibers. As for the microstructure analysis, it was verified the appearance of channels in the concrete structure by the melting of polypropylene fibers after the heating test of the HSC with fibers samples. In addition, there was no spalling in any heating test for the HSC samples with and without polypropylene fibers.
Databáze: OpenAIRE
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