Estudo experimental da retração por secagem do concreto reforçado com microfibras

Abstract

A eficiência e durabilidade das estruturas em concreto são associadas ao controle da qualidade do concreto, sendo que quando negligenciada, resultar-se-á em diversas manifestações patológicas. Desta maneira, ressalta-se o fenômeno da fissuração, o qual pode comprometer tanto a estética quanto a durabilidade da estrutura, visto que propiciam a entrada de água e agentes nocivos e reduzem a capacidade de carregamento do concreto. Com ênfase nas idades iniciais, as fissuras são resultado da sobreposição das tensões causadas pelos efeitos térmicos e pela retração. Ressalta-se que apenas o fenômeno da retração não incorreria em dano ao elemento, como fissuração. Quando associadas às restrições [externas e internas], tensões de tração são induzidas no material, resultando na fissuração quando ultrapassam a sua resistência à tração. Nas idades iniciais, isso se evidencia particularmente importante, pois as propriedades do concreto ainda estão em desenvolvimento. Logo, controlar a formação e abertura das fissuras é imprescindível para garantir a durabilidade e vida útil das estruturas. Dentre as alternativas, a adição de fibras à matriz cimentícia se destaca como uma tecnologia eficiente ao controle da fissuração por retração. A fim de determinar a eficácia da adição de fibras no processo de fissuração decorrente da retração [por secagem], destaca-se a metodologia proposta pela ASTM C1581/C1581M (2018), cujo ensaio avalia o potencial de fissuração do concreto quando restringido de se deformar livremente. Com isso, este trabalho contempla uma pesquisa experimental que teve por objetivo avaliar a eficácia das microfibras de poliamida e vidro álcaliresistente na redução do potencial de fissuração devido à retração por secagem restringida, conforme a normativa ASTM C1581/C1581M (2018). No total, cinco dosagens foram avaliadas: concreto simples (CS) e as demais em concreto reforçado com microfibras de poliamida e vidro álcali-resistente. Ambas as microfibras foram avaliadas individualmente em duas dosagens – 0,60 e 1,20 kg/m³ do volume de concreto. Como resultado, verificou-se que as adição de microfibras não alterou significativamente a idade de fissuração do compósito. A diferença mais notória ocorreu para a amostra incorporando microfibras de vidro álcaliresistente (CRFV-AR/1,2), na dosagem de 1,20 kg/m³ do volume de concreto, cuja idade de fissuração foi aos 12,5 dias, quatro dias após ao CS. Entretanto, a classificação de todas as dosagens ficaram compreendidas entre as faixas de potencial ‘Alto’ ou ‘Moderado-alto’ de fissuração. Entretanto, o padrão de fissuração nos compósitos reforçados com microfibras se diferiram da amostra referência, apresentando fissuras de menores dimensões e descontínuas. Em adição, esse fator se mostrou mais acentuado com o aumento do teor das microfibras. A dosagem CRFV-AR/1,2 se destacou mais eficiente neste estudo, visto a redução considerável na abertura das fissuras, além de retardar o seu aparecimento. Portanto, a análise da fissuração como complemento ao ensaio do anel se mostrou imprescindível para averiguar o efeito da adição de microfibras no concreto. Conclui-se que, apesar da adição de microfibras não alterar o potencial de fissuração do compósito, a sua eficiência está relacionada à redução da abertura de fissuras, cujo parâmetro contribui para a durabilidade e a vida útil das estruturas em concreto.

Durability and serviceability of structural elements built with concrete depend directly on quality control of concrete, and if they are neglected, several pathologies are associated. Cracking in concrete structures is an unsettling pathological manifestation that might compromised either its esthetic or indicate a lack of durability. As consequence, cracks allow water and other chemical agents to penetrate into the core and reduce load-carrying capacity of concrete. At early-ages, the superposition of thermal and shrinkage stresses leads to cracking. It should be emphasized that the free shrinkage would not damage the composite. Associated to restraints, both external and internal, the development of cracks occurs when the internal stresses exceed the material tensile strength. Different factors are involved in the cracking phenomenon. Concrete exhibits a low tensile strength at early-ages, thus the risk of cracking shall be seriously considered. In order to assure durability and serviceability requirements, it is crucial control cracks and limit crack-widths. The addition of fibers within the cement matrix is an effective method to control shrinkage cracking. The efficiency of fibers on cracking can be accessed accordingly to methodology proposed by ASTM C1581/C1581M (2018). This test method evaluates the potential for cracking of concrete due to drying shrinkage under restrained conditions. Hence, an experimental study was conducted to investigate the efficiency of polyamide (nylon 6.6) and alkali-resistant glass microfibers on the potential for cracking of conventional concrete at early-ages due to restrained drying shrinkage. The ring test methodology stablished by ASTM C1581/C1581 (2018) was adopted in order to attain the objective stated. In total, five dosages have been studied – plain concrete (PC) and the remaining in alkali-resistant glass and polyamide microfiber reinforced concrete. Both microfibers were individually tested on a dosage of 0,60 and 1,20 kg/m³ of volume of concrete. As result, it has been verified that the microfibers reinforced concrete reached an age at cracking similar of the plain concrete. In comparison with the PC, the most noticeable difference on the age at cracking was verified for the sample incorporating 1,20 kg/m³ of alkaliresistant glass microfiber (AR-GFRC/1,2), which has been delayed in four days. However, all specimens have been classified in a range of High or Moderate-high potential for cracking. The cracking pattern differed between the microfibers reinforced concrete and the PC. In general, the addition of microfibers promoted hairline cracks – narrower and discontinuous cracks along its extension. It has also been more pronounced with the increase of fiber content. In this study, the AR-GFRC/1,2 dosage was the most efficient in reducing crack-width and delaying the age at cracking. Therefore, the cracking analysis has been shown fundamental as a complement to the standard to investigate the effect of microfibers on concrete. In conclusion, even though the microfibers did not modify the potential for cracking, their efficiency is related in controlling crack development and limiting crack-width, which parameter is fundamental for increasing durability and serviceability in concrete structures.