Análise do comportamento mecânico de concreto com agregado reciclado e fibras de aço e vidro AR

Abstract

A construção civil é maior geradora de resíduos sólidos urbanos em função da alta atividade advinda das necessidades do ser humano. O descarte desse resíduo, em sua maioria, ocorre em locais impróprios, e o reaproveitamento do material proveniente da construção civil é mínimo. Esse trabalho tem como objetivo comparar o comportamento mecânico do concreto convencional em relação ao concreto produzido com agregado reciclado, e na tentativa de melhorar o comportamento mecânico do compósito, foram utilizadas fibras de aço e de vidro AR. Para o desenvolvimento da pesquisa foram executados dois traços base, o referência, com agregado natural e o traço com 30% de substituição do agregado natural pelo agregado reciclado. A partir destes dois traços base foram produzidos traços com porcentagens, em volume, de 0,25%, 0,38% e 0,50% de fibras, tanto para a fibra de aço, como para a fibra de vidro AR, totalizando 14 traços diferentes. Após a realização dos ensaios, foram escolhidos dois traços para realização da etapa experimental final, na qual foi utilizado o programa FitFG para determinação da energia de fratura e da curva coesiva dos ensaios experimentais, além da comparação entre métodos de ensaios de residual (Ensaio Barcelona Simplificado e EN 14651). Nesse trabalho, observou-se que o módulo de elasticidade tende a aumentar com o aumento do teor de fibra de aço, sendo que o tipo de agregado não influência nos resultados de maneira significativa, já o concreto com fibra de vidro AR possui módulo de elasticidade maior quando utilizado agregado natural. O aumento da resistência à tração na flexão em função do aumento do teor de fibras foi observado apenas para o concreto com fibra de aço. Na etapa experimental final foram executados ensaios para a determinação de resistência residual e de tenacidade. Os ensaios utilizando a norma ASTM C1399 proporcionou valores de resistência residual média muito similares tanto para o concreto com agregado natural como para o concreto com agregado reciclado. O ensaio utilizando a norma EN 14651 proporcionou resultados similares para os dois tipos de concreto, com agregado natural e com agregado reciclado, para as resistências residuais. Os resultados do Ensaio Barcelona Simplificado apontaram similaridade entre o concreto com agregado natural e o concreto com agregado reciclado. Ao comparar os valores de resistência residual obtidos pelos dois métodos ensaios (Ensaio Barcelona Simplificado e EN 14651), observou-se resultados muito diferentes, no entanto fazendo uma correlação de segundo e terceiro graus entre os resultados obtidos nos ensaios, observa-se que o R² resultante é acima de 0,8, apontando uma ótima correlação entre os dois métodos de ensaio, o que permite a utilização do Ensaio Barcelona Simplificado, que é menos dispendioso que o método EN 14651. As curvas coesivas obtidas pelo programa FitFG, por análise inversa, foram próximas para agregado natural e reciclado. O ajuste do programa também indicou maior resistência à tração para o traço com agregado reciclado, mas com menor energia de fratura se comparado ao agregado natural.

Civil construction is one of the economic sectors that generate the most solid waste, due to the high activity, coming from the needs of the human being. Disposal of this waste, for the most part, occurs in inappropriate places and the reuse of the material coming from civil construction is minimal. In order to optimize the consumption of these residues as aggregates in concrete production, the objective of this work was to compare the mechanical behavior of conventional concrete in relation to the concrete produced with recycled aggregate. Two types of fiber it used (steel and AR glass fibers) to improve the mechanical behavior of the composite. For the development of the research two proportions of base mix, the reference, with natural aggregate and the mixture with 30% of natural aggregate replacement by the recycled aggregate were executed. From these two mixing ratios, other blends were produced with percentages by volume of 0.25%, 0.38% and 0.50% fibers for both the steel fiber and AR glass fiber, totaling 14 different mixing ratios. After the tests, two mixing ratios were chosen to perform the final experimental stage, in which the FitFG program was used to determine the fracture energy and the cohesive curve of the experimental tests, as well as the comparison between the test methods for the determination of residual resistance (Barcelona Simplified Test and EN 14651).In this work, it was observed that the modulus of elasticity tends to increase with the increase of the fiber content of steel, and the type of aggregate does not influence the results in a significant way, already for the concrete with glass fiber AR the module of elasticity was higher when the natural aggregate was used. The increase in tensile strength in flexion was observed only for concrete with steel fiber, due to the increase in fiber content. In the final experimental stage, tests were performed to determine residual strength and toughness. Both the tests using ASTM C1399 and the tests performed according to EN 14651 showed very similar average residual strength values for both, the natural aggregate concrete and the recycled aggregate concrete. The results of the Barcelona Simplified Assay showed similarity between concrete with natural aggregate and concrete with recycled aggregate. When comparing the values of residual resistance obtained by the Barcelona Simplified test methods and EN 14651, very different results were observed. However, by making a second and third degree correlation between the results obtained by both test methods, it is observed that the resulting R² is above 0.8, indicating an optimal correlation between the two test methods. This allows the use of the Simplified Barcelona Test, which is less expensive than the EN 14651 method. The cohesive curves obtained by the FitFG program, by inverse analysis, were close to the two types of concrete, with natural aggregate and with recycled aggregate. The program adjustment also indicated higher tensile strength for concrete with recycled aggregate, but with lower fracture energy compared to that obtained for natural aggregate concrete.