Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço

Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço JOÃO CARLOS MARQUES BARBOSA Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM MATERIAIS E PROCESSOS DE CONSTRUÇÃO Orientadora: Professora Ana Maria Quintela da Silva Proença Corrêa de Queirós Co-Orientador: Professor Doutor Afonso António de Serra Neves OUTUBRO DE 2014 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2013/2014 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446 * [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 * [email protected] ! http://www.fe.up.pt Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2013/2014 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2014. As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respectivo Autor. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço À minha Família Querer o impossível é a melhor maneira de realizar o possível Edgar Cardoso Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço i AGRADECIMENTOS Primeiramente gostaria de agradecer aos meus orientadores, à Professora Doutora Ana Maria Quintela da Silva Proença Corrêa de Queirós bem como ao Professor Doutor Afonso António de Serra Neves, pela disponibilidade e apoio cedidos durante a realização da presente dissertação, os quais foram imprescindíveis para o sucesso da mesma. Um especial obrigado à Professora Ana Maria Proença pela oportunidade prestada em trabalhar neste tema e por todas as valiosas conversas e ensinamentos partilhados ao longo do corrente ano letivo. Aos profissionais do Laboratório de Ensaios de Materiais de Construção (LEMC) da FEUP – às Engenheiras Patrícia e Dora, Irene, Paulo, Gil, Cecília, Fernando, Manuel, Júlia e Paula – pelas facilidades e apoio criados na utilização dos equipamentos necessários e pela preciosa ajuda na parte experimental. Por fim, um agradecimento à Ana pela incansável disponibilidade que teve por todos nós. Ao Engenheiro Erik Ulrix da BIU International, representante da N.V. BEKAERT S.A. em Portugal, pelas fibras disponibilizadas, ao Engenheiro Steven Pouillon pelos ensaios efectuados no Concrete Laboratory da Bekaert na Bélgica, ao Sr. Pedro Valter da SECIL S.A. pelo fornecimento do cimento, ao Sr. Arménio Soares SECIL-Britas S.A. pela disponibilização das britas, à SORGILA-Sociedade de Argilas S.A. por conceder as areias e à MC Bauchemie pelo adjuvante. A todas estas entidades e respetivos responsáveis um gentil agradecimento pelos materiais facultados, cruciais para o desenvolvimento do presente trabalho. Aos meus amigos e colegas de curso, em especial aos colegas da opção, um obrigado por todo o apoio e partilha de informação bem como por todos os momentos de boa disposição proporcionados que tanto ajudaram a suplantar os momentos mais árduos. Agradeço a todos os meus restantes amigos que de forma direta ou indireta ajudaram na conclusão deste trabalho. A todas as pessoas que pacientemente me ajudaram de forma cuidada e atenta na revisão da tese, contribuindo com os seus valiosos e importantes conhecimentos e opiniões. Por último, mas não menos sentido, um muito obrigado à minha família pelo apoio e carinho concedidos ao longo de todo o meu percurso académico. UM AGRADECIMENTO ESPECIAL E SENTIDO À MINHA MÃE E AO MEU IRMÃO. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço iii RESUMO A durabilidade das estruturas de betão tem suscitado preocupação a nível mundial devido à degradação inesperada que estas têm vindo a apresentar. A deterioração do betão, será a principal causa desta degradação estrutural e, consequentemente, da diminuição da vida útil das estruturas. O principal intento deste trabalho de investigação é o de aumentar o conhecimento atual relativamente ao uso e aplicação do BRFA (Betão Reforçado com Fibras de Aço), mais concretamente conhecer a influência que o uso de fibras metálicas (Dramix® 5D) tem na durabilidade de estruturas de betão reforçado com fibras de aço. De forma a satisfazer os objetivos principais deste trabalho, procedeu-se à realização de ensaios de caracterização mecânica do betão simples e do betão reforçado com fibras de aço (ensaios de flexão, compressão e módulo de elasticidade) bem como ensaios indicadores de durabilidade (absorção de água por imersão, absorção de água por capilaridade e permeabilidade ao oxigénio). De modo a aumentar as variáveis, fez-se variar o tipo de agregado grosso base (britas e godos) bem como a dosagem de fibras empregues (sem fibras, 20 kg/m3, 40 kg/m3 e 60 kg/m3), tornando deste modo a presente investigação mais abrangente. A comparação dos betões, um com brita e o outro com godo, com e sem fibras, é muito idêntica. Ambos contêm dosagens de cimento e quantidade adjuvante semelhantes, trabalhabilidade equivalente, e tensão de rotura à compressão do betão sem fibras também da mesma ordem. Os betões não apresentavam exsudação nem segregação. A adição de fibras não implicou o incremento da quantidade de água, mantendo os betões contudo trabalhabilidade idêntica à dos betões sem fibras. Na primeira parte do trabalho é apresentada uma revisão dos conceitos fundamentais relativamente ao BRFA, suas propriedades e constituintes nomeadamente as fibras e os agregados. São ainda analisados fatores determinantes no desempenho das fibras de aço, assim como os fatores que influenciam a durabilidade do BRFA. Finalmente, resultantes dos ensaios efetuados, são identificadas as principais conclusões e é apresentada uma breve síntese das linhas de investigação sugeridas para futuras investigações na área do BRFA. PALAVRAS-CHAVE: betão reforçado com fibras de aço, fibras metálicas, durabilidade e agregados Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço v ABSTRACT The durability of concrete structures has sparked worldwide concern due to the unexpected degradation these structures have presented over time. The deterioration of the concrete is the main cause for this structural degradation and, consequently, for the decrease in the life span of the structures. The main purpose of this research work is to increase the current knowledge regarding the use and application of SFRC (Fiber Reinforced Concrete Steel), specifically in determining the effect that the use of steel fibers (Dramix® 5D) has on the durability of concrete structures reinforced with steel fibers. In order to meet the main aims of this work, mechanical characterization tests were conducted, both on plain concrete and reinforced concrete with steel fibers (bending tests, compression tests and modulus of elasticity). Durability indicator tests (water absorption through immersion, water absorption through capillary and permeability to oxygen) were also conducted on both types of concrete. In order to increase the variables in play, both the type of coarse aggregate base (crushed granite and natural round aggregate) and the dosage of fibers employed (no fibers, 20 kg/m3, 40 kg/m3 and 60 kg/m3) were made to vary, thus making this a more comprehensive investigation. The comparison of concretes, one with crushed granite and the other with natural round aggregate, both with and without fiber, is very similar. All contain similar cement dosages and adjuvant, and present equivalent workability and compressive tensile strength of concrete without fibers. None of the concretes showed bleeding or segregation. The addition of fibers did not lead to the increase of the amount of water. The concretes with fiber maintained the same workability as those without fiber. The first part of the work presents a review of the fundamental concepts related to SFRC, their properties and components, namely fibers and aggregates. Also analyzed in this part of the work are the determining factors in the performance of steel fibers, as well as factors that influence the durability of SFRC. Finally, the main conclusions resulting from the tests performed are presented and a brief summary of the areas of research suggested for future investigation in the area SFRC is indicated. KEYWORDS: steel fiber reinforced concrete, steel fibers, durability and aggregates Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço xiii ÍNDICE DE FIGURAS Fig. 2.1 – Diferentes tipos de fibras metálicas existentes no mercado ................................................... 5! Fig. 2.2 – Tipo de fibras de aço presentes no mercado. Adaptado de Naaman (2003) ......................... 6! Fig. 2.3 – Variação da resistência residual pós-fissuração com o aumento do nível de deslocamento. Adaptado de Figueiredo; Torneri (2006) ................................................................................................. 8! Fig. 2.4 – BRFA no qual existe compatibilidade dimensional entre as fibras e os agregados (A) e onde o mesmo não ocorre (B). Figueiredo (2000) ........................................................................................... 9! Fig. 2.5 – Efeito de fibras mais pequenas em microfissuras (A) e efeito de fibras maiores em macrofissuras (B). Adaptado de Mehta, P.K. e Monteiro, P.J.M. ............................................................ 9! Fig. 2.6 – Relação entre a resistência no betão e a resistência da fibra. Adaptado de Vitt (2011) ...... 11! Fig. 2.7 – Relação entre vários parâmetros das fibras. Adaptado de Vitt (2011) ................................. 13! Fig. 2.8 – Distribuição de tensões em betão simples. Adaptado de Vitt (2011) .................................... 18! Fig. 2.9 – Pontes de tensão nas fibras de aço no betão. Adaptado de Vitt (2011) ............................... 18! Fig. 2.10 – Alongamento da fibra. S.S., N.V.B. (2012) ......................................................................... 21! Fig. 4.1 – Cimento Tipo IV, 32,5 SR ..................................................................................................... 33! Fig. 4.2 – Adjuvante P3140 ................................................................................................................... 34! Fig. 4.3 – Fibras Dramix® 5D 65/60 BG ............................................................................................... 34! Fig. 4.4 – Forma das partículas. Exemplo de uma classificação usada em petrografia. Adaptado de Coutinho (1999) .................................................................................................................................... 36! Fig. 4.5 – a) Areia 0/2 e b) Areia 0/4 ..................................................................................................... 38! Fig. 4.6 – Curvas granulométricas (série base + série 2) das areias .................................................... 38! Fig. 4.7 – a) Brita 14/20, b) Brita 6/14 e c) Brita 4/8 .............................................................................. 39! Fig. 4.8 – Curvas granulométricas (série base + série 2) das britas graníticas .................................... 40! Fig. 4.9 – a) Godo 10/20 e b) Godo 4/12 .............................................................................................. 40! Fig. 4.10 – Curvas granulométricas (série base + série 2) dos godos rolados ..................................... 41! Fig. 4.11 – Processo de amassadura ................................................................................................... 43! Fig. 4.12 – Ensaio de teor em ar ........................................................................................................... 49! Fig. 4.13 – Provetes mantidos no laboratório, cobertos por uma película de polietileno ...................... 50! Fig. 4.14 – Ensaio de compressão ........................................................................................................ 50! Fig. 4.15 – Ensaio de flexão (LEMC) .................................................................................................... 51! Fig. 4.16 – Ensaio de módulo de elasticidade ...................................................................................... 51! Fig. 4.17 – Provetes parcialmente imersos em água ............................................................................ 52! Fig. 4.18 – Selagem no topo dos provetes ........................................................................................... 54! Fig. 4.19 – Provete na câmara de ensaio ............................................................................................. 55! Fig. 5.1 – Resistência à compressão média do betão com brita granítica (cubos) ............................... 59! Fig. 5.2 – Resistência à compressão média do betão com godo rolado (cubo) ................................... 62! Fig. 5.3 – Modo de fratura do compósito BRFA com brita granítica (esq.) e godo rolado (dir.) ............ 62! Fig. 5.4 – Resistência à compressão média do betão com brita granítica (cilindros) ........................... 65! Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Fig. 5.5 – Resistência à compressão médio do betão com godo rolado (cilindros) .............................. 68! Fig. 5.6 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (20 kg/m3) ............................... 70! Fig. 5.7 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (40 kg/m3) ............................... 71! Fig. 5.8 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (60 kg/m3) ............................... 72! Fig. 5.9 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (20 kg/m3) .................................. 74! Fig. 5.10 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (40 kg/m3) ................................ 75! Fig. 5.11 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (60 kg/m3) ................................ 76! Fig. 5.12 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (20 kg/m3) ............................. 78! Fig. 5.13 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (40 kg/m3) ............................. 79! Fig. 5.14 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (60 kg/m3) ............................. 80! Fig. 5.15 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (20 kg/m3) ................................ 81! Fig. 5.16 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (40 kg/m3) ................................ 82! Fig. 5.17 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (60 kg/m3) ................................ 83! Fig. 5.18 – Módulo de elasticidade médio do betão com brita granítica ............................................... 85! Fig. 5.19 – Módulo de elasticidade médio do betão com godo rolado .................................................. 87! Fig. 5.20 – Tensão de rotura média dos cilindros utilizados na obtenção do módulo de elasticidade produzidos com betão contendo brita granítica .................................................................................... 89! Fig. 5.21 – Tensão de rotura média dos cilindros utilizados na obtenção do módulo de elasticidade produzidos com betão contendo godo rolado ....................................................................................... 91! Fig. 5.22 – Absorção média de água por imersão do betão com brita granítica ................................... 92! Fig. 5.23 – Absorção média de água por imersão do betão com godo rolado ...................................... 93! Fig. 5.24 – Absorção média de água por capilaridade do betão com brita granítica (35 dias de idade) .............................................................................................................................................................. 98! Fig. 5.25 – Variação da absorção de água por capilaridade com o tempo (35 dias de idade) ............. 98! Fig. 5.26 – Absorção média de água por capilaridade do betão com godo rolado (35 dias de idade) ............................................................................................................................................................ 103! Fig. 5.27 – Variação da absorção de água por capilaridade com o tempo (35 dias de idade) ........... 103! Fig. 5.28 – Absorção média de água por capilaridade do betão com brita granítica (90 dias de idade) ............................................................................................................................................................ 108! Fig. 5.29 – Variação da absorção de água por capilaridade com o tempo (90 dias de idade) ........... 108! Fig. 5.30 – Absorção média de água por capilaridade do betão com godo rolado (90 dias de idade) ............................................................................................................................................................ 113! Fig. 5.31 – Variação da absorção de água por capilaridade com o tempo (90 dias de idade) ........... 113! Fig. 5.32 – Comparação de resistências à compressão médias entre betões de brita granítica e godo rolado (cubos) ..................................................................................................................................... 116! Fig. 5.33 – Comparação de resistências à compressão médias entre betões de brita granítica e godo rolado (cilindros) .................................................................................................................................. 117! Fig. 5.34 – Variação de resistências à flexão entre betões de brita granítica e godo rolado .............. 118! Fig. 5.35 – Comparação de módulos de elasticidade médios entre betões de brita granítica e godo rolado .................................................................................................................................................. 119! Fig. 5.36 – Comparação de tensões de rotura médias entre betões de brita granítica e godo rolado120! Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço xv Fig. 5.37 – Comparação da absorção média de água por imersão entre betões de brita granítica e godo rolado ......................................................................................................................................... 121! Fig. 5.38 – Comparação da absorção média de água ao fim de 24h entre betões de brita granítica e godo rolado ......................................................................................................................................... 121! Fig. 5.39 – Comparação da absorção média de água ao fim de 24h entre betões de brita granítica e godo rolado ......................................................................................................................................... 122! Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço xvii ÍNDICE DE QUADROS Quadro 2.1 – Métodos de obtenção de fibras ......................................................................................... 5! Quadro 2.2 – Efeito do comprimento e diâmetro no desempenho do BRFA ........................................ 12! Quadro 2.3 – Relação entre a geometria da fibra e o desempenho desta. Adaptado de Vitt (2011) ... 12! Quadro 2.4 – Aplicações do BRFA e suas vantagens. Adaptado de Barros (1996) ............................. 23! Quadro 3.1 – Gastos na construção, em alguns países da Europa, afetos às parcelas de construções novas e manutenção. Adaptado de Ueda & Takewaka (2007) ............................................................. 26! Quadro 4.1 – Valores de índices de achatamento ................................................................................ 41! Quadro 4.2 – Valores de índices de forma ........................................................................................... 42! Quadro 4.3 – Tipo e quantidade de provetes produzidos por amassadura e idade à data do ensaio (B0 e B20) ............................................................................................................................................. 44! Quadro 4.4 – Tipo e quantidade de provetes produzidos por amassadura e idade à data do ensaio (B40 e B60) ........................................................................................................................................... 45! Quadro 4.5 – Tipo e quantidade de provetes produzidos por amassadura e idade à data do ensaio (G0 e G20) ............................................................................................................................................ 46! Quadro 4.6 – Tipo e quantidade de provetes produzidos por amassadura e idade à data do ensaio (G40 e G60) .......................................................................................................................................... 47! Quadro 4.7 – Métodos de compactação utilizados em cada amassadura ........................................... 48! Quadro 4.8 – Ensaios de caracterização do betão fresco .................................................................... 49! Quadro 5.1 – Resistências à compressão do betão com brita granítica (cubos) .................................. 58! Quadro 5.2 – Variação das tensões entre o betão sem fibras e os betões com fibras (cubos) ............ 60! Quadro 5.3 – Resistências à compressão do betão com brita granítica (cubos) .................................. 60! Quadro 5.4 – Resistências à compressão do betão com godo rolado (cubos) .................................... 61! Quadro 5.5 – Variação das tensões entre o betão sem fibras e os betões com fibras (cubos) ............ 63! Quadro 5.6 – Resistências à compressão do betão com godo (cubos) ............................................... 63! Quadro 5.7 – Resistências à compressão do betão com brita granítica (cilindros) .............................. 64! Quadro 5.8 – Variação das tensões entre o betão sem fibras e os betões com fibras (cilindros) ........ 66! Quadro 5.9 – Resistências à compressão do betão com godo rolado (cilindros) ................................. 67! Quadro 5.10 – Variação das tensões entre o betão sem fibras e os betões com fibras (cilindros) ...... 68! Quadro 5.11 – Resistências à flexão do betão com brita granítica ....................................................... 69! Quadro 5.12 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (20 kg/m3 de fibras 5D) . 70! Quadro 5.13 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (40 kg/m3 de fibras 5D) . 71! Quadro 5.14 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (60 kg/m3 de fibras 5D) . 72! Quadro 5.15 – Resistências à flexão do betão com godo rolado ......................................................... 73! Quadro 5.16 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (20 kg/m3 de fibras 5D) . 74! Quadro 5.17 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (40 kg/m3 de fibras 5D) . 75! Quadro 5.18 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (60 kg/m3 de fibras 5D) . 76! Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Quadro 5.19 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (20 kg/m3 de fibras 5D) . 78! Quadro 5.20 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (40 kg/m3 de fibras 5D) . 79! Quadro 5.21 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (60 kg/m3 de fibras 5D) . 80! Quadro 5.22 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (20 kg/m3 de fibras 5D) . 81! Quadro 5.23 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (40 kg/m3 de fibras 5D) . 82! Quadro 5.24 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (60 kg/m3 de fibras 5D) . 83! Quadro 5.25 – Módulos de elasticidade do betão com brita granítica .................................................. 84! Quadro 5.26 – Módulos de elasticidade do betão com godo rolado ..................................................... 86! Quadro 5.27 – Tensões de rotura do betão com brita granítica ............................................................ 88! Quadro 5.28 – Tensões de rotura do betão com godo rolado .............................................................. 90! Quadro 5.29 – Absorção de água do betão com brita granítica ............................................................ 92! Quadro 5.30 – Absorção de água do betão com godo rolado .............................................................. 93! Quadro 5.31 – Absorção de água do betão com brita granítica (B0) .................................................... 94! Quadro 5.32 – Absorção de água do betão com brita granítica (B20) .................................................. 95! Quadro 5.33 – Absorção de água do betão com brita granítica (B40) .................................................. 96! Quadro 5.34 – Absorção de água do betão com brita granítica (B60) .................................................. 97! Quadro 5.35 – Absorção de água do betão com godo rolado (G0) ...................................................... 99! Quadro 5.36 – Absorção de água do betão com godo rolado (G20) .................................................. 100! Quadro 5.37 – Absorção de água do betão com godo rolado (G40) .................................................. 101! Quadro 5.38 – Absorção de água do betão com godo rolado (G60) .................................................. 102! Quadro 5.39 – Absorção de água do betão com brita granítica (B0) .................................................. 104! Quadro 5.40 – Absorção de água do betão com brita granítica (B20) ................................................ 105! Quadro 5.41 – Absorção de água do betão com brita granítica (B40) ................................................ 106! Quadro 5.42 – Absorção de água do betão com brita granítica (B60) ................................................ 107! Quadro 5.43 – Absorção de água do betão com godo rolado (G0) .................................................... 109! Quadro 5.44 – Absorção de água do betão com godo rolado (G20) .................................................. 110! Quadro 5.45 – Absorção de água do betão com godo rolado (G40) .................................................. 111! Quadro 5.46 – Absorção de água do betão com godo rolado (G60) .................................................. 112! Quadro 5.47 – Permeabilidade do betão com brita granítica .............................................................. 114! Quadro 5.48 – Permeabilidade do betão com godo rolado ................................................................. 115! Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço xix Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço xxi SÍMBOLOS E ABREVIATURAS A – área do provete Ai – absorção de água por imersão BRF – betão reforçado com fibras BRFA - betão reforçado com fibras de aço df – diâmetro da fibra EC2 – Eurocódigo 2 fc,m – resistência à compressão média do betão fL – limite de proporcionalidade fR1 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 0,47 mm fR2 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 1,32 mm fR3 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 2,17 mm fR4 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 3,02 mm K – permeabilidade ao oxigénio l – comprimento do provete lf – comprimento da fibra w – absorção de água por capilaridade Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 4 armaduras secundárias ou como meio de controlo de fissuras em zonas menos críticas das estruturas. Contudo, hoje em dia, o uso de fibras metálicas abrange outros âmbitos, sendo bastante comum a sua aplicação como principal e único reforço para lajes de pisos industriais, betão projetado e produção de produtos em betão pré-fabricado. São também consideradas com propósito de reforços estruturais em lajes sobre estacas, total substituição do reforço padrão utilizado em segmentos de túneis, caves em betão, lajes de fundação e reforço ao corte em elementos pré-esforçados. (MIPENZ, A.R.) A evolução para aplicações estruturais foi o maior e mais natural resultado do progresso feito nas tecnologias usadas em BRFA. Existe atualmente uma vasta gama de fibras metálicas disponíveis no mercado. Um determinado comportamento pode ser alcançado de diferentes modos alterando para isso diferentes aspetos como o tipo de fibras, a dosagem e a resistência do betão. Esse mesmo comportamento é baseado em ensaios normalizados em vigas e painéis. (MIPENZ, A.R.) Deste modo, recorrendo ao correto emprego de fibras metálicas em composições de matriz cimentícia, consegue-se alcançar melhorias em termos de absorção de energia, ductilidade, comportamento sob fendilhação e resistência a ações dinâmicas e estáticas. Importa, no entanto, ressalvar que as fibras metálicas, com exceção das inoxidáveis, sofrem do mesmo problema do aço tradicional, ou seja, são passíveis de sofrer corrosão. No entanto, atendendo ao pequeno diâmetro da fibra, o produto de oxidação tem um volume diminuto incapaz de provocar fissuração do betão. O fato das fibras estarem isoladas também impede que a corrosão de uma fibra se propague à outra. É desta forma crucial compreender o efeito que as fibras de aço têm na durabilidade do betão. É assim neste ponto que se insere a pertinência dos ensaios experimentais levados a cabo ao longo da corrente dissertação, os quais pretendem dar resposta a estas indagações. Assegurar o comportamento de fibras metálicas em BRFA é um tópico complexo, por isso, especificar o desempenho e durabilidade requerido por esse material de modo a alcançar na estrutura final o comportamento que foi assumido na fase de dimensionamento torna-se assim o maior desafio enfrentado pelos engenheiros aquando da elaboração do projeto. 2.2. FIBRAS 2.2.1. TIPO DE FIBRAS Como é sabido, atualmente existe uma panóplia de fibras no mercado. Cada um dos diferentes tipos existentes pretende dar resposta a vários requisitos, consoante a função e desempenho que se pretende para cada uma dessas fibras, sendo por isso um vasto leque delas usado no betão. Para cada aplicação é preciso determinar qual o tipo de fibra que melhor satisfaz uma aplicação “ótima” do betão. Os diferentes tipos de fibras usados podem ser separados em três grandes grupos: as fibras sintéticas, as fibras naturais e as fibras metálicas. Por forma a não apresentar uma lista demasiado exaustiva, até porque não é esse o intuito do presente trabalho, pode-se enumerar os seguintes tipos de fibras: • Sintéticas – polipropileno, nylon, polietileno, poliéster, carbono e vidro; • Naturais – madeira, côco, juta, bambu, sisal, amianto, entre outras; • Metálicas – fibras de aço. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 5 Embora normalmente aceite, é erradamente comum assumir-se que todos estes diferentes tipos de fibras atuam da mesma maneira e que a substituição entre fibras é possível sem causar prejuízo. Devese sempre ter em conta que desígnios e desempenhos se pretende obter e daí proceder a uma cautelosa escolha do tipo de fibra. 2.2.1.1. Modo de fabrico Tendo por base a NP EN 14889:2008, podem definir-se os seguintes métodos de obtenção e fabrico de fibras: Quadro 2.1 – Métodos de obtenção de fibras Parte 1: Fibras de aço Grupos I. Fio estirado a frio II. Cortado de chapa III. Extraído a quente IV. Fio estirado a frio por aplainamento V. Extraído de blocos de aço por fresagem Parte 2: Fibras Poliméricas Classe I: Micro Fibras Diâmetro < 0,3mm Classe II: Macro Fibras Diâmetro > 0,3mm Como a presente dissertação trata de fibras de aço (Parte 1), doravante apenas será dada atenção a esse tipo de fibras. Sempre que for feita referência a fibras, estas implicitamente serão de aço, caso indicação em contrário. Posto isto, as fibras produzidas segundo os métodos dos Grupos II e IV utilizam-se consideravelmente, no entanto, atualmente as fibras mais usadas são as pertencentes ao Grupo I. Tal facto se deve ao desempenho que o tipo de fibras assim fabricado proporciona ao betão quando comparado com os Fig. 2.1 – Diferentes tipos de fibras metálicas existentes no mercado Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 6 Fig. 2.2 – Tipo de fibras de aço presentes no mercado. Adaptado de Naaman (2003) restantes métodos de fabrico. Fazem parte deste mesmo grupo as fibras usadas no presente trabalho experimental. Por seu lado, as fibras dos Grupos III e V apresentam pouca relevância devido às suas características e consequente pouca utilização sendo por isso desvalorizadas. (Vitt, G., 2011) Acrescenta-se ainda que o aço das fibras de textura macia ou dura pode apresentar um revestimento (galvanização) funcionando este como uma proteção anticorrosiva. As fibras podem apresentar-se de uma de duas formas: isoladas ou em bandas, aglutinadas por uma cola que na presença de água permite que as fibras se soltem facilmente. Esta banda pretende evitar a formação de ouriços entre as fibras. 2.2.2. FATORES QUE INFLUENCIAM O DESEMPENHO DAS FIBRAS As propriedades mecânicas do BRFA são influenciadas por diversos parâmetros, incluindo aqueles que se relacionam com a dosagem de fibras, com a sua geometria, nomeadamente: forma, comprimento e diâmetro, assim como as caraterísticas do aço. Nos últimos trinta anos, foram introduzidas no mercado, por vários fabricantes, fibras com geometria melhorada. Estas oferecem melhores desempenhos comparativamente às fibras lisas. Hoje em dia as fibras adicionadas a uma matriz cimentícia possuem, em geral, uma ancoragem mecânica. Não obstante, graças aos diferentes processos de fabrico e diferentes materiais usados na sua produção, as propriedades mecânicas das fibras como a eficiência da ancoragem mecânica e a resistência à tração, diferem entre os vários fabricantes, mesmo considerando fibras visivelmente semelhantes. Estas diferenças influem no comportamento ao arrancamento de uma fibra e, por conseguinte, no comportamento mecânico de um material compósito reforçado com fibras. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 7 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 8 2.2.2.1. Forma Além das caraterísticas do aço utilizado na produção da fibra, importa também ter em conta a sua forma pois esta irá afetar diretamente o modo como ela interage com a matriz envolvente. Assim, quanto ao fator forma, as fibras podem diferenciar-se quanto à secção, corpo e extremidades. A secção pode apresentar-se circular, semicircular, retangular ou totalmente irregular. Quanto ao corpo, este ou é liso ou, com a finalidade de aumentar a aderência, rugoso. Ainda dentro do aspeto forma, mas no que respeita às extremidades, estas podem ser lisas ou possuir ancoragens de variados tipos, como por exemplo em gancho. Segundo Figueiredo e Torneri (2006), observa-se que as fibras com ancoragens, apresentam uma resistência residual maior para os menores níveis de deformação, sendo que por outro lado, fibras sem qualquer tipo de ancoragem nas extremidades, exibem uma maior resistência residual para as maiores deflexões. Esta afirmação não pode ser generalizada, pois a tensão de rotura do betão e as caraterísticas do aço das fibras alteram completamente a conclusão apresentada por Figueiredo e Torneri. Desta maneira se infere que, as distintas formas atribuídas às fibras de aço associam um mecanismo singular de ligação entre as fibras e a matriz. Contudo, para o mesmo tipo de ancoragem, o desempenho da fibra é também ele determinado pelo seu comprimento e diâmetro. 2.2.2.2. Comprimento Sem prejuízo do exposto no ponto anterior, comprovou-se estatisticamente que o fator forma não pode ser considerado como o único e exclusivo parâmetro geométrico a definir o comportamento do compósito. Tal como referido anteriormente, o fator comprimento deverá também ser tido em conta como variável que influencia o comportamento do betão. (Figueiredo, A.D.d., 2011) Em primeira instância, deve-se sempre garantir uma compatibilidade dimensional entre os agregados e as fibras para desta forma assegurar que as últimas intercetem com maior regularidade a fissura gerada Fig. 2.3 – Variação da resistência residual pós-fissuração com o aumento do nível de deslocamento. Adaptado de Figueiredo; Torneri (2006) Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 9 no compósito, caso esta ocorra. Por outras palavras, devem ser utilizadas fibras que possuam comprimentos iguais ou superiores ao dobro da maior dimensão do agregado empregue no fabrico do betão (normalmente o comprimento das fibras varia entre valores de 30 mm a 60 mm). (Maidl, B. apud Figueiredo, A.D.d., 2011, p.46) Com isto se pretende que as fibras possam unir o intervalo entre dois agregados, local onde geralmente se iniciam as fendas. (Vandewalle, M., 2005) Por outro lado, quanto menor o comprimento da fibra em relação à dimensão máxima do agregado, maior irá ser a inclinação da fibra influenciada pelo agregado, em relação à superfície de fratura. Assim, a eficiência da fibra como ponte de transferência de tensões será menor. Conclui-se desta forma que, quando se pretende unir um grande número de microfissuras numa zona de carga e de modo a evitar tensões localizadas, é necessário ter um grande número de fibras pequenas pois a distribuição uniforme de fibras de pequenas dimensões pode aumentar a força e ductilidade do compósito. Embora as fibras longas sejam necessárias para unir fissuras descontínuas de maiores dimensões sujeitas a cargas mais elevadas, o seu volume deve ser inferior ao volume de fibras pequenas. Fig. 2.4 – BRFA no qual existe compatibilidade dimensional entre as fibras e os agregados (A) e onde o mesmo não ocorre (B). Figueiredo (2000) Fig. 2.5 – Efeito de fibras mais pequenas em microfissuras (A) e efeito de fibras maiores em macrofissuras (B). Adaptado de Mehta, P.K. e Monteiro, P.J.M. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 10 2.2.2.3. Diâmetro No que respeita à seção transversal das fibras, habitualmente, os valores do diâmetro variam entre 0,4 mm e um máximo de 1,3 mm. Por sua vez, nas fibras de seção retangular, a menor dimensão varia entre 0,15 e 0,64 mm e a maior entre 0,25 e 2,03 mm. Quanto menor for o diâmetro, menor será a área de contato da fibra com a matriz envolvente, o que conduzirá a uma menor carga que a fibra será capaz de suportar durante o seu arrancamento. De referir ainda que, o desempenho das fibras aumenta com o aumento de comprimento da fibra e diminuição do seu diâmetro. As razões para tal fenómeno prendem-se com o facto de um maior comprimento proporcionar uma melhor ancoragem e um diâmetro reduzido permitir um número maior de fibras por kg. (Vitt, G., 2011) 2.2.2.4. Tensão de rotura Outro aspeto importante no desempenho das fibras é a correta escolha da sua tensão de rotura. Isto é devido à forma como as fibras reforçam o betão: há fibras que necessitam de ser lentamente retiradas da matriz cimentícia. O sistema de ancoragem, normalmente ganchos na extremidade, devem-se deformar e fornecer resistência suficiente para serem retirados corretamente. Como a resistência da fibra é relativamente baixa, deve-se evitar a sua rotura. Caso contrário, a força de rotura e consequentemente a ductilidade do compósito reduz-se muito precocemente. Por outro lado, com betões de alta resistência e fibras de aço de alta resistência e deformabilidade, a deformação do gancho é praticamente nula (caso das fibras Dramix® 5D). (Vitt, G., 2011) 2.2.3. PARÂMETROS QUE INFLUENCIAM O SEU DESEMPENHO 2.2.3.1. Volume Os mecanismos de resistência residual são reforçados com base na quantidade de fibras que atravessam as fendas. O número destas últimas aumenta conforme aumenta a quantidade de fibras presentes na composição do betão, embora as suas dimensões sejam mais reduzidas. Contudo, há que ter em conta que a partir de uma determinada percentagem de fibras existe uma maior propensão para uma aglomeração das mesmas, comprometendo assim a trabalhabilidade da mistura e, inevitavelmente, as propriedades mecânicas do BRFA endurecido. Em situações correntes de amassadura, a utilização de um volume de fibras de aço superior a 2% torna a amassadura árdua, podendo ainda levar à aglomeração das fibras, segregação do betão e dificuldade em misturar os constituintes da composição. (Naaman, A.E., 2003) Existe porém, um volume mínimo de fibras que deve estar presente na composição do BRFA de modo a ser assegurado um reforço homogéneo. 2.2.3.2. Orientação e Distribuição das fibras A posição que as fibras ocupam na matriz, bem como a orientação das mesmas, influi na eficiência e propriedades mecânicas do BRFA. Estes argumentos são atestados por estudos realizados por (Gysel apud Gomes, J., 2013, p.15) nos quais comprovou que, quanto mais alinhadas estiverem as fibras na direção das tensões de tração, mais eficazes são. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 11 Aumentos na inclinação das fibras em relação à orientação perpendicular à superfície da fenda criam um efeito de resistência suplementar ao arrancamento. Este efeito ocorre graças à predisposição da fibra em orientar-se segundo a direção da carga durante o processo de arrancamento, instigando uma pressão adicional na matriz cimentícia. (Robins, P. apud Gomes, J., 2013, p.16) Constata-se que, na grande maioria dos casos, a orientação e dispersão das fibras são influenciadas pela colocação e compactação do BRFA, bem como pela geometria dos moldes e pelo tipo de fibras empregues. Assim, as fibras têm propensão a orientarem-se paralelamente às faces dos moldes podendo a vibração do betão causar a rotação e alinhamento das fibras segundo uma direção específica. (Edgington and Hannant apud Gomes, J., 2013, p.18) 2.2.3.3. Propriedades do betão Com o exposto até este ponto, torna-se intuitivo perceber que, o fabrico de betão reforçado com fibras é um processo mais intrincado e rigoroso que a simples adição de fibras ao betão. Quando não são cumpridos todos os preceitos devidos, corre-se o risco de não se tirar partido de todos os benefícios que determinadas fibras podem oferecer. Por isso, consoante o tipo e volume de fibras empregues, pode haver uma necessidade de se procederem a acertes na composição da mistura. (Vitt, G., 2011) Torna-se assim fulcral adaptar a resistência do betão ao tipo de fibras e respetivo mecanismo de resistência proporcionado por estas. Deste modo, quando o mecanismo resistente consiste no deslizamento da fibra (conceito desenvolvido no ponto 2.2.7.1. do presente capítulo) a classe de resistência do betão necessita ser restringida de maneira a possibilitar o escorregamento da fibra em relação à matriz que a envolve. Assim se percebe que, sempre que a classe de resistência for excessivamente elevada induzirá, por conseguinte, a uma ligação entre o betão e as fibras também ela forte, implicando inusitadamente uma rotura precoce das fibras, conforme representado na Fig. 2.6. Fig. 2.6 – Relação entre a resistência no betão e a resistência da fibra. Adaptado de Vitt (2011) Por outro lado, quando o mecanismo resistente consiste no alongamento da fibra até à rotura (conceito desenvolvido no ponto 2.2.7.2. do presente capítulo), a ligação mecânica entre a matriz cimentícia e as fibras, provocada pelos ganchos destas, provoca no betão uma pressão localizada bastante elevada nas extremidades das fibras, sendo por isso recomendável a utilização de betões de elevada resistência. É assim evitada a rotura nas zonas de ancoragem bem como se aproveita ao máximo a capacidade das fibras. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 12 Quanto à adesão química entre o betão e as fibras em mecanismos resistentes que recorrem ao alongamento da fibra, esta não é tão relevante. 2.2.3.4. Propriedades das fibras Com todas as características das fibras expostas até agora, importa neste ponto cruzar a informação retida relativamente ao seu comprimento e diâmetro e chegar a um conceito não explorado até aqui. Este parâmetro da fibra conhecido como esbelteza, tem um carácter geométrico e expressa a relação entre o comprimento e o diâmetro (lf/df). Este atributo das fibras é bastante importante pois representa um indicador indispensável caso se pretenda inferir sobre o desempenho que determinada fibra irá proporcionar. Assim, do exposto nos pontos 2.2.2.2. e 2.2.2.3. se depreende que: Quadro 2.2 – Efeito do comprimento e diâmetro no desempenho do BRFA Parâmetro Desempenho Justificação Comprimento Aumenta Aumenta melhor ancoragem Diâmetro Diminui maior nº de fibras por kg A título meramente exemplificativo, apresentam-se de seguida as relações lf/df de alguns tipos de fibras da gama Dramix® e os seus respetivos desempenhos: Quadro 2.3 – Relação entre a geometria da fibra e o desempenho desta. Adaptado de Vitt (2011) Tipo de fibra Comprimento l (mm) Diâmetro d (mm) Razão l/d (-) Desempenho 50/1,3 50 1,30 38 Mais baixo RL-45/50-BN 50 1,05 45 ZC 610 60 1,05 60 RC-65/60-BN 60 0,90 65 RC-80/60-BN 60 0,75 80 Mais alto Posto isto, se infere que a performance das fibras melhora para razões lf/df mais elevadas. Esta relação, bem como a de outros parâmetros mencionados anteriormente, pode ser observada na Fig. 2.7. Ressalva-se contudo que, quanto maior for a esbelteza das fibras maior será a probabilidade destas se aglomerarem e formarem ouriços razão pela qual só devem ser usadas fibras em banda, ligadas por meio de uma cola dissolúvel na água da amassadura. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 13 2.2.4. PROPRIEDADES 2.2.4.1. Propriedades do betão fresco com fibras As propriedades do betão fresco reforçado com fibras depende de: • Quantidade de fibras; • Esbelteza das fibras; • Geometria das fibras; • Composição do betão. Sob o ponto de vista da trabalhabilidade, o desempenho do betão com fibras, se a composição do betão for adequada, é análogo ao do betão sem fibras, todavia, aquando da sua colocação e compactação, é preciso um cuidado redobrado pois as fibras tendem a orientar-se segundo direções preferenciais que resultam da proximidade da cofragem, da intensidade de vibração, da altura da queda do betão, etc. Importa no entanto ressalvar que, transmitindo as fibras uma estabilidade considerável ao betão fresco, o teste de slump não é um bom indicador da trabalhabilidade do betão reforçado com fibras. Quando se inserem fibras no betão, dá-se igualmente outra alteração no habitual comportamento do betão fresco. A presença de fibras neste cria uma perturbação na normal distribuição dos agregados grossos e das areias, ocorrendo deste modo um rearranjo nestas partículas da mistura. Verifica-se com isto uma maior concentração da matriz cimentícia em torno das fibras de modo a preencher os espaços gerados (efeito parede). (Dupont, D., 2003) Fig. 2.7 – Relação entre vários parâmetros das fibras. Adaptado de Vitt (2011) Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 20 • Deformação da fibra de modo a alcançar amarração mecânica nas extremidades (zona de ancoragem); • Deformação ao longo do comprimento, como por exemplo, indentação; • Tratamento micro mecânico da superfície (cauterização química, tratamento por plasma). Quanto maior for a resistência do betão, implicitamente maior será a adesão fibra-matriz que induzirá a um aumento na capacidade de carga das fibras. (Ferreira, N., 2008) Para terminar, importa ainda referir que o comprimento das fibras influencia igualmente a interação entre a fibra e a pasta de cimento. Um aumento no comprimento destas implica uma maior área de contato com o betão, melhorando assim a aderência entre ambos. Por seu lado, um diâmetro menor proporciona também uma melhor união devido ao acréscimo da superfície específica. É assim fundamental proceder a uma correta seleção das fibras e da matriz envolvente na produção de estruturas duráveis. 2.2.7. MECANISMOS DE REFORÇO PROPORCIONADOS PELAS FIBRAS DE AÇO Como já foi mencionado anteriormente, é através de parâmetros como a composição do betão, da superfície, forma e resistência das fibras que se alcança o processo de ligação entre a fibra e a matriz. (Ferreira, N., 2008) Deste modo, a resistência à tração do BRFA após a fendilhação deriva do atrito e aderência presentes entre as fibras e a matriz cimentícia, bem como da distorção das extremidades devido à deformação elástica das fibras e/ou, caso exista, ao efeito de ancoragem. Posto isto, podem-se expor essencialmente três mecanismos de reforço originados pelas fibras de aço: deslizamento da fibra em relação ao betão (Dramix® 3D), alongamento da fibra, no qual é impedido o arrancamento das suas extremidades (Dramix® 5D) e um mecanismo misto (Dramix® 4D). 2.2.7.1. Deslizamento da fibra O atrito e a aderência criados entre a fibra e a matriz cimentícia desempenham um papel crucial. Na Fig. 2.6 está representada a situação de funcionamento da fibra por deslizamento “fibra de resistência normal e betão de resistência normal”, caraterístico das fibras Dramix® 3D da Bekaert. A ancoragem foi especialmente desenhada para permitir este tipo de funcionamento. Verifica-se que fibras visualmente semelhantes exibem comportamento nitidamente pior devido à forma diferente do gancho. (Ferreira, N., 2008) 2.2.7.2. Alongamento da fibra O alongamento é conseguido por uma ligação mecânica da fibra com a matriz envolvente que impossibilita o arrancamento das extremidades das fibras, e implica um betão com tensão de rotura elevada (>70MPa). No caso das fibras Dramix® 5D, usadas nos ensaios experimentais da presente dissertação, e ao contrário do princípio de deslizamento seguido pelas fibras de gancho convencionais, fomentam no BRFA um sistema resistente diferente, dependendo este diretamente da ductilidade e tensão de rotura da própria fibra. Como o gancho das fibras Dramix® 5D é não deformável, o processo de deslizamento da fibra é permutado pelo alongamento desta, devido à ancoragem perfeita promovida pelas extremidades que mantém as fibras firmes no betão. Para este processo acontecer com sucesso, a Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 21 rotura precoce da fibra é evitada devido à elevada resistência à tração e ductilidade deste tipo de fibras, como se pode observar na Fig. 2.10. (S.A., N.V.B., 2012) Conquanto, fatores como a composição do betão, volume, comprimento e esbelteza das fibras influam na ductilidade e resistência residual à tração do BRFA, a conjunção do tipo de gancho com as propriedades mecânicas do aço presente nas fibras Dramix® 5D permite alcançar níveis de performance em estado limite último que não são exequíveis com fibras de gancho deformável. 2.2.7.3. Deslizamento e alongamento Este processo misto obtém-se com as fibras Dramix® 4D da Bekaert que se adequa a um betão de resistência média (da ordem dos 50-70 MPa). As fibras até determinada carga comportam-se como as Dramix® 5D e a partir daí como as Dramix® 3D. Expostos estes três mecanismos de reforço, assim se pode concluir que caso se pretenda aumentar a resistência do compósito deve-se recorrer à aplicação de fibras de elevada resistência e esbelteza de maneira a que a rotura do compósito ocorra por cedência das fibras. É no entanto conveniente adequar a composição do compósito à esbelteza e percentagem de fibras presentes na amassadura de modo a que as propriedades do compósito não sejam desvantajosamente afetadas pela diminuição da trabalhabilidade da mistura, muito comum quando se aumenta o valor dessas características das fibras. Atentando ainda que ocorrendo uma rotura do compósito por cedência da fibra, esta perde a capacidade de absorver a energia do material, atributo primordial do reforço com fibras. 2.3. REGULAMENTAÇÃO Apesar de nas últimas décadas um grande número de estudos ter sido efetuado de maneira a se tentar perceber as propriedades mecânicas do BRFA, a escassez até ao início dos anos 2000 de códigos e diretrizes internacionais para o dimensionamento de elementos de betão reforçado com fibras, impediu a sua difusão como uma solução estrutural competitiva. Contudo, nos últimos 10 anos, estes pressupostos têm vindo a mudar, resultado da publicação de recomendações e códigos de dimensionamento. Relativamente a normas e diretrizes internacionais, pode mencionar-se a norma europeia EN 148891:2008 como atualmente sendo a única relativa ao controlo de qualidade, tendo em conta o modo de fabrico das fibras metálicas. Torna-se assim obrigatório em todos os estados membros que as fibras metálicas usadas na construção estejam em conformidade com esta norma. Desta forma, é garantido um nível mínimo de qualidade e desempenho das fibras, bem como que dosagem deve ser assegurada para se alcançar uma resistência à flexão pós-fissuração requerida para um determinado betão. O conhecimento e cumprimento desta norma permite assim uma completa transparência sempre que há Fig. 2.10 – Alongamento da fibra. S.S., N.V.B. (2012) Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 22 necessidade de se proceder à comparação de fibras de diferentes tipos. Como o comportamento de elementos em BRFA é mais crítico do que as propriedades das fibras em si, a certificação da EN 14889-1:2008 apresenta portanto um papel crucial. É deste modo possível atingir determinados valores residuais de resistência à flexão, exigindo para isso aos fabricantes que declarem uma dosagem mínima de fibras a ser aplicada. (MIPENZ, A.R.) Para o cálculo de estruturas recorrendo ao uso de fibras metálicas, a regulamentação é ainda parca e não consensual, onde o EC 2 representa um papel quase nulo. Portanto, havendo necessidade de se recorrer a modelos de cálculo que contemplem a resistência residual pós-fendilhação promovida pelas fibras ter-se-á que recorrer, por exemplo, a regulamentos como o RILEM TC 162-TDF 2003, FIB Model Code 2010 ou EHE 2008. Assim, possuir um vasto legado de informação e registos de resultados derivados do uso de fibras na construção, aliado ao aparecimento destes códigos de dimensionamento e publicações de normas, irá não só ajudar na preparação de mais e melhores especificações bem como auxiliar os projetistas a tirar o máximo proveito das propriedades deste material e usá-lo de maneira mais vantajosa e económica. Possibilitará também aos produtores otimizarem os seus processos para que as suas fibras deem respostas às exigências do mercado. Com isto é dado um maior número de possibilidades aos projetistas no dimensionamento de BRFA, manifestando-se deste modo numa maior eficiência deste material. 2.4. APLICAÇÕES DE FIBRAS METÁLICAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL O uso do BRFA na construção tem vindo a aumentar nas últimas décadas devido principalmente a vantagens de ordem económica, sobretudo no que diz respeito à mão-de-obra e material. Assim, o BRFA é recomendado em todos os tipos de betões que requerem um aumento das suas características de tenacidade, de resistência intrínseca à fissuração e uma melhoria na estanqueidade. No Quadro 2.4, apresentam-se algumas das principais aplicações de BRFA na construção bem como as vantagens que lhes estão associadas e que justificam a sua utilização. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 23 Quadro 2.4 – Aplicações do BRFA e suas vantagens. Adaptado de Barros (1996) Áreas de Aplicação Atributos Pavimentos: de edifícios industriais; estações de abastecimento de combustíveis; piscinas Aumento da resistência às ações de fadiga e impacto; diminuir o número de juntas de dilatação devido à capacidade de absorção de energia e controlo de fendilhação Estruturas Hidráulicas: barragens; canais, condutas; pilares submersos; estruturas offshore; elementos que servem de proteção de estruturas marítimas Maior resistência à cavitação, erosão e impacto Estruturas de Betão Projetado: estabilização de taludes rochosos; estruturas subterrâneas; reparação e reabilitação de estruturas; construção de cascas delgadas; painéis de fachadas; reservatórios Economia de mão-de-obra e material; menor tempo de execução; execução de peças de geometria complexa Estruturas de Betão Refratário: portas e paredes de fornos; compartimentos submetidos a elevadas temperaturas ou a altos gradientes térmicos Maior resistência às tensões de origem térmica, ao choque térmico e às ações térmicas cíclicas Elementos Pré-Fabricado: coberturas; canalizações; depósitos; fundações e estruturas de suporte de máquinas; paredes divisórias; lajes; muros de cerca ou vedação; varandas; estruturas resistentes de estufas e de pequenas arrecadações Manuseabilidade; facilidade de substituição; qualidade do acabamento; propriedades mecânicas e físicas; economia Componentes Estruturais: nós de ligação vigapilar; consolas curtas; vigas altas; zonas de amarração de cabos de pré-esforço; estruturas offshore; portas resistentes a ações explosivas; elementos estruturais em regiões de considerável atividade sísmica; componentes estruturais de instalações da indústria de energia nuclear Diminuição do congestionamento de armaduras convencionais; decréscimo do espaçamento e abertura das fendas; aumento da ductilidade do modo de rotura; maior resistência às ações cíclicas e de impacto Reparação e Reforço de Estruturas: grande diversidade de elementos estruturais Economia de tempo, mão-de-obra e material Existem, no entanto, aplicações em que as fibras são mais eficientes, como é o caso de: • Materiais/estruturas muito esbeltas nas quais os varões de aço não possam ser usados; • Estruturas com elevadas cargas e deformações locais (por exemplo: revestimento de túneis e estruturas resistentes a explosões); • Lajes ou pavimentos para controlo da fendilhação induzida por humidade ou diferenças de temperatura. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 24 O valor económico gerado pela durabilidade das estruturas, embora difícil de quantificar, representa um claro incentivo ao uso crescente de fibras na construção, justificando a atual necessidade de se criarem estruturas duráveis. (Li, V.C., 2000) Prevê-se por isso que nos próximos anos o BRF, com ductilidade semelhante à dos metais, seja explorado comercialmente numa maior e mais vasta gama de aplicações. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 25 3 DURABILIDADE DO BETÃO 3.1. INTRODUÇÃO Quando o betão começou a ser empregue em construções (início do século XX) e até à década de 80 desse mesmo século, a sua produção (composição) e emprego eram extremamente cuidados, comandados apenas pelo bom senso e experiência do profissional, sendo a durabilidade claramente subjetiva, assegurada exclusivamente através de exigências pré-estabelecidas. Este tipo de comportamento devia-se ao facto do betão ser um material novo, ainda sem “respostas” a longo prazo. Com o decorrer do tempo, alcançaram-se avanços na construção, através da pesquisa de composições mais económicas e de materiais mais eficazes, porém a qualificação da mão-de-obra nem sempre conseguiu acompanhar estes progressos, sendo o aspeto da produção descurado. E, apesar de todos os cuidados a ter com a composição e cura do betão, é preciso também estar ciente que este envelhece com o decorrer do tempo, quando exposto a ações agressivas. Em função dos crescentes problemas de degradação precoce e imprevistos observados nas estruturas, das novas necessidades competitivas e das contínuas exigências de sustentabilidade no sector da construção civil, tem vindo a observar-se nas últimas décadas uma tendência a nível mundial no sentido de privilegiar os aspetos de projeto direcionados para a durabilidade e extensão da vida útil das estruturas de betão armado. (Clifton apud Medeiros, M. [et al.], 2011, p.1) Diversos documentos normativos internacionais e artigos de especialistas nesta área, entre outros, têm contribuído para a inclusão e consolidação de novas noções em prol da durabilidade e do aumento da vida útil das estruturas de betão. Inclusive, a durabilidade tornou-se um critério de dimensionamento nos novos regulamentos de países como o Japão, Austrália e Comunidade Europeia. (Sampaio apud Ferreira, R.M., 2000, p.2.14) Passa assim a ser exequível a avaliação da vida útil expressa em número de anos e não mais em critérios apenas qualitativos de adequação da estrutura a um certo grau de exposição. Segundo o fib Model Code for Service Life Design (2006), (fib apud Medeiros, M. [et al.], 2011, p.1) a abordagem à vida útil da estrutura deve assentar sobre três aspetos fundamentais: • Métodos de averiguação da vida útil do projeto; • Procedimentos de execução e controlo de qualidade; • Procedimentos de utilização, operação e manutenção. Porém, o princípio básico não se modificou. Existe por um lado a necessidade de avaliar e qualificar o grau de agressividade do meio ambiente e por outro, a de conhecer o betão e a geometria da estrutura, estabelecendo a relação entre ambos, ou seja, a agressividade do meio vs. a durabilidade da estrutura. (Helene, P., 1983) A partir de vários trabalhos de pesquisa, tem-se demonstrado o peso económico referente à durabilidade, exaltando as importâncias gastas com a manutenção e reparo de estruturas em alguns países da Europa (Ueda and Takewaka apud Medeiros, M. [et al.], 2011, p.3), conforme comprova o Quadro 3.1. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 26 Quadro 3.1 – Gastos na construção, em alguns países da Europa, afetos às parcelas de construções novas e manutenção. Adaptado de Ueda & Takewaka (2007) País Gastos com construções novas Gastos com manutenção e reparo Gastos totais com construção França 85,6 milhares de milhões de euros (52%) 79,6 milhares de milhões de euros (48%) 165,2 milhares de milhões de euros (100%) Alemanha 99,7 milhares de milhões de euros (50%) 99,0 milhares de milhões de euros (50%) 198,7 milhares de milhões de euros (100%) Itália 58,6 milhares de milhões de euros (43%) 76,8 milhares de milhões de euros (57%) 135,4 milhares de milhões de euros (100%) Reino Unido 60,7 milhares de milhões de euros (50%) 61,2 milhares de milhões de euros (50%) 121,9 milhares de milhões de euros (100%) Nota: dados referentes ao ano de 2004, exceto no caso da Itália, que reporta ao ano de 2002 Prevê-se assim que a abordagem dos anos vindouros seja mais focalizada no aspeto da reparação e reabilitação de obras públicas, vindo o orçamento desta parcela a ascender a mais de metade do orçamento total. (Ferreira, R.M., 2000) Como se pode constatar com o exposto até aqui, no que concerne a betões convencionais, sem inserção de fibras, a bibliografia existente parece já possuir um background considerável com algumas décadas de pesquisas e alguns indicadores de durabilidade de uso recorrente. Porém, o mesmo não pode ser dito em relação ao BRFA. Os estudos existentes neste ramo são ainda escassos e um pouco limitados, não havendo por isso consenso sobre quais os indicadores mais apropriados para avaliar as características da durabilidade do BRFA. Sabe-se, por exemplo, que a camada superficial do betão é por norma a primeira a ter contato com os agentes de degradação e, por isso, a primeira a ser afetada por estes. Portanto, o recobrimento das armaduras em betões convencionais tem uma importância fundamental no que concerne à vida útil das estruturas, assim como os procedimentos construtivos têm consequências preponderantes na qualidade desta camada. Que influência terá o tipo de agregados utilizado na composição do BRFA em termos de durabilidade da estrutura? Com este tipo de questões em mente, partiu-se para a campanha de ensaios experimentais previstos na presente dissertação. Pretende-se desta forma melhor entender o comportamento do BRFA em termos de durabilidade. 3.2. FATORES QUE INFLUENCIAM A DURABILIDADE O material considerado ideal para as construções é aquele que alia as qualidades de resistência (desempenho) com a durabilidade. Talvez por isso, no passado, um dos grandes causadores da degradação do betão tenha sido a excessiva relevância atribuída ao desempenho mecânico da estrutura, como é o caso da resistência à compressão, descurando-se a influência dos fatores ambientais na durabilidade. Pode-se assim concluir que, para se obter uma estrutura de betão durável, devem-se ter em conta os seguintes fatores: • Agressividade do ambiente; • Características do betão. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 27 3.3. CAUSAS DE DETERIORAÇÃO DO BETÃO Até há algum tempo e crendo em dadas características do betão como bastante duradouras, este tornou-se muito utilizado em todo o mundo. No entanto, diversos agentes naturais atuam sobre o mesmo provocando o seu envelhecimento, ou seja, a perda gradual de desempenho estético, funcional e estrutural. As causas da deterioração provêm de diversas origens como ações mecânicas, físicas, químicas e biológicas. Estas ações podem ocorrer isoladamente ou na maioria das vezes, de forma simultânea e progressiva, sendo que a velocidade a que estas sucedem depende do meio onde se insere. (Andrade, T., 2005) A água geralmente está presente na maioria dos casos de deterioração de estruturas de betão dada a facilidade com que penetra na rede porosa, determinando assim a taxa de deterioração. Por este motivo, foi dado maior ênfase na campanha experimental a ensaios que retratassem situações envolvendo o efeito da água na durabilidade do betão. 3.3.1. CAUSAS HUMANAS O desempenho do betão representa a sua capacidade em satisfazer os preceitos para os quais foi designado, quer sob o ponto de vista estético e de segurança bem como em termos funcionais. Assim, para se alcançar um desempenho apropriado do betão dever-se-á intervir em três etapas basilares: 3.3.1.1. Fase de conceção do projeto de estrutura e arquitetura Na conceção do projeto, é indispensável que se atendam a todas as solicitações a que a estrutura será submetida durante a vida útil. Questões como o desempenho e durabilidade devem ser criteriosamente dissecadas, levando-se em consideração o ambiente ao qual a estrutura estará sujeita, bem como quais as características que os materiais a usar deverão possuir. Souza e Ripper (Souza;, V.C.M.d. and Ripeer, T., 1998) descreveram quais as principais falhas originadas na fase de estudos preliminares ou anteprojetos e que por conseguinte, acarretaram mais encargos no processo construtivo ou causaram prejuízo na fase de utilização da obra. Assim, as falhas causadas na fase de conceção do projeto final podem advir de fatores como: • Falta de compatibilização de projetos (arquitetónicos, estruturais, hidráulicos, elétricos...); • Inadequação ao ambiente; • Detalhamento incorreto ou insuficiente; • Má conceção estrutural ou erros de dimensionamento; • Deficiente quantificação das ações; • Má especificação dos materiais. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 28 3.3.1.2. Fase de execução da obra Outra das principais causas do desempenho deficiente das estruturas prende-se com a realização do projeto de execução e a carência de formação especializada, tanto na fase de projeto como na de execução. A abordagem, relativa à parcela da durabilidade, por parte do projetista, é por vezes simplista e supérflua, descurando-se aspetos fundamentais das boas práticas de construção. Por outro lado, o facto de as obras serem executadas, na sua maioria de forma artesanal, com prazos e orçamentos curtos, aumenta a probabilidade de ocorrerem erros ou de haver uma certa negligência na execução. Na fase de execução várias são as falhas que podem pôr em risco o desempenho e durabilidade do BRFA, muitas delas prendem-se com más práticas, outras têm um carácter mais economicista. O BRFA é uma mistura de vários elementos cuja preparação deve considerar requisitos específicos. Quanto mais elevados forem estes requisitos, implicitamente mais delicados serão os cuidados a ter na sua fabricação. Os componentes principais são o cimento, as fibras, os agregados, a água e os adjuvantes. Mesmo tendo à disposição os melhores produtos do mercado, se estes forem utilizados de forma incorreta, quer por desconhecimento quer por serem misturados entre si com relações de todo erradas, implicará o mesmo que empregar materiais de piores qualidades. Torna-se assim fulcral garantir não só a qualidade dos materiais como a correta mistura entre eles. Mudanças ocorridas no processo de fabricação de cimentos, permitiram que se atingissem altas resistências com menores quantidades de cimento. Geralmente as especificações dos betões são em função da resistência à compressão. Por erro muitas vezes, utilizam-se betões com grandes quantidades de água, gerando maior porosidade e elevada permeabilidade, sendo deste modo, facilitada a entrada de humidade e de agentes agressivos no interior do betão. Por isto, as construções atualmente, tendem a ser menos duráveis do que em épocas anteriores. Conclui-se assim que a durabilidade de uma estrutura depende não só da qualidade do projeto de conceção e dos materiais empregues mas também da qualificação técnica das pessoas afetas à obra. Desde engenheiros a técnicos e passando pelos operários, é fundamental que haja conhecimento de causa e experiência na execução das tarefas e nos procedimentos, pois a falta de qualificação, a falta de fiscalização, o emprego de materiais não adequados e de qualidade dúbia associados frequentemente a condições ambientais adversas, poderão refletir-se na durabilidade da mesma. 3.3.1.3. Fase de utilização da estrutura Observa-se que, a ausência e inadequação de manutenção e de conhecimento por parte dos usuários sobre elementos agressivos e sobre a estrutura de betão, podem comprometer todos os cuidados tidos até aqui nas fases anteriores. A exposição prolongada a fenómenos de humidade, a sujeição da estrutura a ações excessivas relativamente às previstas bem como a aplicação de produtos agressivos ao betão, podem gerar graves problemas no desempenho e durabilidade da estrutura. Torna-se assim vital a realização de um bom programa de manutenção por forma a reduzir grande parte dos custos de futuras reparações. 3.3.2. CAUSAS NATURAIS Entende-se por causas naturais aquelas que são inerentes ao próprio material e à sua sensibilidade ao ambiente e a esforços solicitantes, não resultando de falhas humanas nem de equipamento. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 29 As ações naturais, podem ser divididas em quatro tipos: • Ações mecânicas; • Ações físicas; • Ações químicas; • Ações biológicas. 3.4. PARÂMETROS DE DESEMPENHO DA DURABILIDADE O tipo de agregados utilizados, assim como as propriedades da microestrutura e da pasta de cimento endurecido, têm relação direta com os parâmetros de desempenho da durabilidade. (Kropp;, J. and Hilsdorf, H.K., 1995) A entrada de gases, água ou iões em solução aquosa ocorre através dos poros na matriz da pasta de cimento ou através de micro-fendas. Na grande maioria dos casos, o betão, na qualidade de material penetrável, não se comporta como um inerte sólido e estável com poros uniformes, podendo os mesmos apresentar uma grande oscilação de dimensão. Tendo em conta essa oscilação de dimensão e que a variação da concentração de humidade no betão é influenciada pela exposição climática, verifica-se que o transporte dos agentes nocivos no betão não ocorre apenas devido a um único mecanismos mas, na maior parte das vezes, devido à atuação de vários concomitantemente. (Ferreira, R.M., 2000) Disto advêm grandes limitações para investigações experimentais no estudo das características de transporte do betão. (Buenfeld apud Ferreira, R.M., 2000, p.4.3) Apesar de correntemente existirem vários métodos de testes para avaliação das propriedades do BRFA, não existe qualquer entendimento sobre qual é o melhor ou mais indicado para uma aplicação específica. Praticamente nenhuma das pesquisas, realizadas até à data, sobre durabilidade em BRFA, teve em conta os distintos mecanismos de transporte de fluidos no betão: a permeabilidade, a capilaridade e a difusão. Como no trabalho experimental não foi estudado transporte por difusão, não será dada atenção a este mecanismo. 3.4.1. POROSIDADE – ABSORÇÃO O transporte de água, gases e iões químicos no betão ocorre devido à sua estrutura porosa ou às suas microfissuras, podendo este transporte conter ou não substâncias em suspensão. Embora existam muitos tipos de mecanismos químicos ou físicos que controlam o transporte de agentes de degradação pelo betão, o mecanismo de transporte baseia-se fortemente nas diferentes condições ambientais, nas características da solução, no grau de saturação do betão, na temperatura bem como na distribuição do tamanho dos poros. Aspetos como a permeabilidade e a capilaridade derivam da estrutura porosa do betão. Daqui resulta outra valência fundamental de todo o material de construção, a sua durabilidade. Tal como referido anteriormente, esta depende da intensidade dos fatores ambientais aos quais está sujeito bem como do grau de porosidade que o material em causa possui. (Ferreira, R.M., 2000) A estrutura porosa do betão, deve-se principalmente ao: (Porto, F.d.E.d.U.d.) Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 36 • Módulo de elasticidade; • Resistência mecânica. Seguidamente serão explicadas as duas primeiras propriedades uma vez que apenas estas foram analisadas no presente estudo. Granulometria Entende-se por granulometria a distribuição das partículas dos materiais granulares por várias dimensões. A amostra de um agregado é separada em frações, cada uma contendo partículas com dimensões entre limites correspondentes às aberturas dos correspondentes peneiros. Usualmente é expressa em termos de percentagens acumuladas. Em geral, quanto maior a dimensão máxima do agregado, menor será a área superficial por unidade de volume, que deverá ser coberta pela pasta de cimento, para determinada relação A/C. (Mehta and Monteiro apud Martins, P., 2008, p.13) O resultado de uma análise granulométrica é de muito fácil interpretação e leitura, quando representado graficamente, pois a leitura de uma curva granulométrica permite de uma forma rápida verificar se determinada granulometria de uma amostra se enquadra numa especificação, isto é, se é muito grossa ou muito fina ou se deficiente em determinado tamanho. Desta forma, a granulometria tem elevada relevância sobre a qualidade dos betões, atuando na compacidade e resistência destes. Forma e textura das partículas A forma corresponde às características geométricas, tais como arredondadas, angulosas ou achatadas. Partículas geradas por atrito tendem a ser arredondadas, dada a perda de vértices e arestas, como por exemplo areias de depósitos eólicos, areias e pedregulhos de zonas marítimas ou de leitos de rios. Por seu lado, agregados originados de rochas intrusivas britadas possuem vértices e arestas bem definidos e são chamados de angulosos. Simplificando a classificação exposta na Fig. 4.4, podem-se considerar como partículas achatadas (cuja espessura é relativamente pequena em relação a outras dimensões) ou partículas alongadas (cujo comprimento é consideravelmente maior do que as outras duas dimensões) as que possuem baixa esfericidade. Pode-se assim considerar que as partículas mais indesejáveis para o fabrico de betão são aquelas que são simultaneamente achatadas e alongadas. Por forma a avaliar a forma das partículas, Fig. 4.4 – Forma das partículas. Exemplo de uma classificação usada em petrografia. Adaptado de Coutinho (1999) Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 37 pode-se recorrer a medições de maneira a determinar parâmetros como o índice de achatamento, o índice de forma ou o índice volumétrico. Quando postas em comparação com as partículas lisas e arredondadas, as partículas de textura áspera, angulosas e alongadas requerem mais pasta de cimento para produzir misturas trabalháveis, aumentado com isto o custo do betão em si. (Mehta and Monteiro apud Martins, P., 2008, p.15) Segundo Maia (apud Martins, P., 2008, p.15), existem evidências de que, pelo menos nas primeiras idades, a resistência do betão, em especial a resistência à flexão, pode ser afetada pela textura do agregado. Assim, uma textura mais áspera parece favorecer a formação de uma aderência mecânica entre a pasta de cimento e o agregado. Já em idades avançadas, com o desenvolvimento de uma forte aderência química entre a pasta e o agregado, esse efeito pode não ser tão importante. Para além dos fatores já referidos, o tamanho do agregado influencia também na quantidade de água que a amassadura irá requerer para obter uma dada consistência. (Mehta and Monteiro apud Martins, P., 2008, p.15) Os agregados grossos e finos devem, de modo geral, ser bem graduados, não devendo existir prevalência de determinada fração a outra. Granulometrias descontínuas, nas quais a fração intermédia não esteja presente, requerem especial atenção e análise por forma a averiguar se se encontram de acordo com as condições de aplicação às quais se destinam. Assim, se a granulometria for contínua e as partículas tenham formas adequadas, é possível obter betões muito compactos e resistentes para dosagens mínimas de cimento, reduzindo também o risco de segregação. (Lea apud Coutinho, J., 1999, p.12) Influência da forma na trabalhabilidade do betão Como é de fácil perceção, existe uma diferença nítida entre uma partícula britada e uma partícula rolada. Enquanto a primeira apresenta superfícies planas e arestas vivas, a segunda tem as superfícies arredondadas e as arestas desaparecem. Desta forma, o ângulo de atrito interno do betão fabricado com agregado rolado é menor, possibilitando muitas vezes uma maior trabalhabilidade do betão. 4.1.5.3. Ligação pasta de cimento/agregado A aderência entre o agregado e a pasta de cimento representa um importante fator na resistência do betão, com especial influência na resistência à flexão, mas também na tensão de rotura, permeabilidade, capilaridade, entre outros. Porém, a natureza deste tipo de ligação ainda não é totalmente conhecida. (Coutinho and Neville apud Coutinho, J., 1999, p.56) A resistência e integridade da ligação pasta cimento/agregado deriva de características da superfície das partículas do agregado e da natureza da matriz cimentícia na interface entre os dois materiais. (Concrete Petrography apud Coutinho, J., 1999, p.56) Uma das causas responsável pela perda de aderência entre a pasta de cimento e o agregado prende-se com a presença de pó à superfície das partículas de agregado. (Concrete Petrography apud Coutinho, J., 1999, p.58) Usualmente, quando a aderência entre a matriz cimentícia e o agregado é elevada, uma amostra de betão quando levada à rotura e seguidamente esmagada, deve apresentar algumas partículas de agregado partidas para além das inúmeras partículas inteiras que se soltam da matriz envolvente. Caso se verifique um elevado número de partículas que fraturam, pode-se concluir que não será possível obter resistências mais elevadas com o agregado em causa. A aderência depende da resistência da Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 38 matriz cimentícia e das propriedades do agregado, sendo que esta propriedade pode aumentar com a idade do betão. 4.1.5.4. Agregados Finos Foram utilizados dois tipos de agregados finos: uma areia de denominação 0/2 e uma outra areia 0/4. As areias empregues, respeitavam o exposto na norma NP EN 12620. a) b) Fig. 4.5 – a) Areia 0/2 e b) Areia 0/4 O resultado da análise da granulometria dos agregados finos, efetuada de acordo com a NP 933-1, está representada pela curva granulométrica na Fig. 4.6. Fig. 4.6 – Curvas granulométricas (série base + série 2) das areias 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 0,063 0,125 0,250 0,500 1,00 2,00 4,00 8,0 16,0 31,5 Percentagem cumulativa que passa (%) Abertura dos peneiros (mm) Areia 0/2 Areia 0/4 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 39 4.1.5.5. Agregado Grosso: Brita granítica e Godo rolado Para o agregado grosso foram utilizados dois tipos distintos de agregados: britas e godos, que serviram como um dos fatores diferenciadores e de comparação ao longo do presente trabalho experimental. Os agregados empregues respeitavam o exposto na norma NP EN 12620:2004. Brita granítica Utilizaram-se três britas graníticas referenciadas como 4/8, 6/14 e 14/20. a) b) c) Fig. 4.7 – a) Brita 14/20, b) Brita 6/14 e c) Brita 4/8 O resultado da análise da granulometria das britas, efetuada de acordo com a NP 933-1, está representada pelas curvas granulométricas na Fig. 4.8. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 40 Fig. 4.8 – Curvas granulométricas (série base + série 2) das britas graníticas Godo rolado Utilizaram-se dois tipos godos rolados (4/12 e 10/20). a) b) Fig. 4.9 – a) Godo 10/20 e b) Godo 4/12 O resultado da análise da granulometria dos godos, efetuada de acordo com a NP 933-1, está representada pela curva granulométrica na Fig. 4.10. 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 0,063 0,125 0,250 0,500 1,00 2,00 4,00 8,0 16,0 31,5 Percentagem cumulativa que passa (%) Abertura dos peneiros (mm) Brita 4/8 Brita 6/14 Brita 14/20 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 41 Fig. 4.10 – Curvas granulométricas (série base + série 2) dos godos rolados 4.1.5.6. Índice de Achatamento e Índice de Forma dos agregados grossos Foram realizados ensaios para avaliação do Índice de Achatamento e de Forma, de acordo com a EN 933-3:2012 e a NP EN 933-4:2008, respetivamente. Estes ensaios visaram obter uma melhor caracterização do tipo de agregados utilizados. • Índice de Achatamento Através do índice de achatamento é possível inferir sobre a forma da partícula, distinguindo estas entre formas mais arredondadas (valores próximos de 0) e formas mais achatadas (valores próximos de 100). No Quadro 4.1, estão expressos os valores obtidos dos índices de achatamento de cada tipo de agregado utilizado. Quadro 4.1 – Valores de índices de achatamento Tipo de Agregado Índice de Achatamento (%) Brita 14/20 4 Brita 6/14 11 Brita 4/8 6 Godo 10/20 10 Godo 4/12 6 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 0,063 0,125 0,250 0,500 1,00 2,00 4,00 8,0 16,0 31,5 Percentagem cumulativa que passa (%) Abertura dos peneiros (mm) Godo 10/20 Godo 4/12 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 42 Depreende-se desta forma que, ambos os agregados utilizados na produção do betão (britas e godos), apresentam um valor relativamente baixo de índice de achatamento o que leva a concluir que têm uma forma mais arredondada do que achatada, diminuindo assim o risco da criação de planos privilegiados de rotura. • Índice de Forma Quando uma partícula apresenta uma relação entre o seu comprimento e espessura (menor dimensão) superior a 3 é considerada não cúbica. No Quadro 4.2, expõem-se os valores obtidos dos índices de forma de cada tipo de agregado utilizado. Quadro 4.2 – Valores de índices de forma Tipo de Agregado Índice de Forma (%) Brita 14/20 4 Brita 6/14 15 Brita 4/8 6 Godo 10/20 7 Godo 4/12 8 Pode-se assim deste modo concluir que, de maneira geral, tanto as britas como os godos apresentam partículas com predominância para uma forma cúbica em oposição a uma forma não cúbica. 4.2. MÉTODOS SEGUIDOS 4.2.1. PRODUÇÃO DO BETÃO Para a produção do betão, recorreu-se a uma betoneira de eixo vertical de capacidade máxima de 270 litros. Os materiais foram adicionados sucessivamente no tambor, começando-se pelo agregado mais grosso até ao mais fino, seguido do cimento. Os materiais até aqui vertidos na betoneira foram primeiramente misturados a seco durante cerca de um minuto. Por fim, acrescentou-se a água, o adjuvante e as fibras, no caso do betão com fibras, por esta ordem, prosseguindo a mistura dos constituintes até homogeneização da mistura. Os betões em que o agregado grosso é brita granítica foram designados pela letra B tendo sido a letra G destinada a betões em que o agregado grosso é o godo. O número a seguir a cada uma destas letras corresponde à dosagem de fibras, expressas em kg/m3. Foram realizadas 4 amassaduras em que o agregado grosso é brita e com dosagens de fibras de 0, 20, 40 e 60 kg/m3. Com o godo como agregado grosso foram realizadas igualmente 4 amassaduras, também estas com as mesmas dosagens de fibras. Como anteriormente mencionado, as duas composições de betão – composição de betão com britas e composição de betão com godos – têm idêntica quantidade de cimento, de adjuvante e de água; a Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 43 tensão de rotura à compressão é também ela semelhante. A diferença fundamental está no tipo de agregado grosso – brita ou godo. Os Quadros 4.3, 4.4, 4.5 e 4.6 expõem os ensaios que foram realizados, as normas usadas e a quantidade de provetes produzida por cada dosagem de fibras. Importa ainda mencionar que, ao contrário do vulgarmente convencionado, os ensaios dos 28 e 56 dias não se realizaram nessas idades, passando a serem realizados aos 35 e 63 dias, respetivamente. Este atraso deveu-se a um problema de logística no transporte dos prismas para o Concrete Laboratory da Bekaert na Bélgica. Como se tratam de ensaios comparativos, é essencial que todos os provetes tenham a mesma idade, daí este adiamento nas datas de ensaio. Fig. 4.11 – Processo de amassadura Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 44 Quadro 4.3 – Tipo e quantidade de provetes produzidos por amassadura e idade à data do ensaio (B0 e B20) Ensaio Provete Nº de provetes por ensaio e idade (dias) à data de ensaio Tipo Medida (cm) 7 35 63 90 B0 Resistência à compressão (NP EN 12390-3:2009) Cubo 15x15x15 3 3 - 3 Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Flexão LEMC (NP EN 12390-5:2009) Prisma 15x15x60 - 2 - - Bekaert (EN 14651:2005) Prisma 15x15x60 - - - - Módulo de elasticidade (DIN 1048-5:1991) Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Absorção de água à pressão atmosférica (E 394-1993) Cubo 15x15x15 - 3 - 3 Absorção de água por capilaridade (RILEM TC 116-PCD) Patela Ø15x5 - 3 - 3 Permeabilidade ao oxigénio (E 392-1993) Patela Ø15x5 - - 3 - B20 Resistência à compressão (NP EN 12390-3:2009) Cubo 15x15x15 3 3 - 3 Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Flexão LEMC (NP EN 12390-5:2009) Prisma 15x15x60 - - - - Bekaert (EN 14651:2005) Prisma 15x15x60 - 9 - 5 Módulo de elasticidade (DIN 1048-5:1991) Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Absorção de água à pressão atmosférica (E 394-1993) Cubo 15x15x15 - 3 - 3 Absorção de água por capilaridade (RILEM TC 116-PCD) Patela Ø15x5 - 3 - 3 Permeabilidade ao oxigénio (E 392-1993) Patela Ø15x5 - - 3 - Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 45 Quadro 4.4 – Tipo e quantidade de provetes produzidos por amassadura e idade à data do ensaio (B40 e B60) Ensaio Provete Nº de provetes por ensaio e idade (dias) à data de ensaio Tipo Medida (cm) 7 35 63 90 B40 Resistência à compressão (NP EN 12390-3:2009) Cubo 15x15x15 3 3 - 3 Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Flexão LEMC (NP EN 12390-5:2009) Prisma 15x15x60 - - - - Bekaert (EN 14651:2005) Prisma 15x15x60 - 9 - 5 Módulo de elasticidade (DIN 1048-5:1991) Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Absorção de água à pressão atmosférica (E 394-1993) Cubo 15x15x15 - 3 - 3 Absorção de água por capilaridade (RILEM TC 116-PCD) Patela Ø15x5 - 3 - 3 Permeabilidade ao oxigénio (E 392-1993) Patela Ø15x5 - - 3 - B60 Resistência à compressão (NP EN 12390-3:2009) Cubo 15x15x15 3 3 - 3 Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Flexão LEMC (NP EN 12390-5:2009) Prisma 15x15x60 - - - - Bekaert (EN 14651:2005) Prisma 15x15x60 - 9 - 5 Módulo de elasticidade (DIN 1048-5:1991) Cilindro Ø15x30 3 3 - 3 Absorção de água à pressão atmosférica (E 394-1993) Cubo 15x15x15 - 3 - 3 Absorção de água por capilaridade (RILEM TC 116-PCD) Patela Ø15x5 - 3 - 3 Permeabilidade ao oxigénio (E 392-1993) Patela Ø15x5 - - 3 - Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 52 Os provetes foram moldados por forma a satisfazer os requisitos expostos em EN 12390-1:2009 e curados segundo o procedimento descrito em 4.2.3.. A absorção de água por imersão é obtida pela diferença entre a massa do provete imerso em água e a massa do mesmo provete quando seco. Retirados os provetes da água, as superfícies foram limpas com um pano húmido de modo a absorver a água em excesso, sendo de seguida pesados. A massa dos provetes saturados, m1, foi alcançada após imersão destes em água até ser obtida massa constante, em duas pesagens consecutivas intervaladas de pelo menos 24 horas. Assim que alcançada a massa constante, efetuou-se uma pesagem hidrostática, m2. Procedeu-se à secagem dos provetes em estufa à temperatura de 105 ± 5 °C, tendo-se tido contudo o cuidado de, antes de colocar os provetes em estufa, os secar por forma a retirar toda a água à superfície, bem como a água retida nos poros superficiais dos provetes. Mais uma vez, considerou-se a massa constante quando, a diferença entre as massas obtidas em duas pesagens consecutivas, intercaladas de pelo menos 24 horas, era inferior a 0,1% da média das duas leituras, alcançando-se assim m3, massa do provete seco. A Fig. 4.17 mostra os provetes parcialmente imersos em água. O valor da absorção de água por imersão, expressa em percentagem, é calculada através da seguinte expressão: 𝐴!= 𝑚!−𝑚! 𝑚!−𝑚! ×100!!!(4.1) na qual: 𝒎𝟏 – massa do provete saturado no ar, expressa em gramas; 𝒎𝟐 – massa hidrostática do provete saturado, expressa em gramas; 𝒎𝟑 – massa do provete seco, expressa em gramas. Fig. 4.17 – Provetes parcialmente imersos em água Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 53 4.3.5. ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE A obtenção do valor de absorção de água por capilaridade teve por base a recomendação RILEM TC 116-PCD. No entanto, ressalva-se que esta recomendação não foi seguida na íntegra, tendo-se realizado pequenas alterações tidas como necessárias por forma a ser possível realizar os ensaios no tempo disponível. Alterações essas que passarão a ser descritas de seguida. Os provetes ensaiados apresentavam a forma de patela, obtidas por corte, com dimensões de 150 mm de diâmetro e 50 mm de altura. Os provetes foram moldados por forma a satisfazer os requisitos expostos em EN 123901:2009 e curados segundo o procedimento descrito em 4.2.3.. Pré-secagem Depois de cumpridos os tempos de cura estipulados (35 e 90 dias), os provetes foram transportados até à estufa onde permaneceram durante 7 dias à temperatura de 40ºC ± 5ºC. Findo o período de présecagem dos provetes em estufa, estes foram retirados da mesma. Posteriormente, os provetes eram deixados a arrefecer no laboratório, à temperatura ambiente, até ao dia seguinte de manhã, havendo o cuidado de os cobrir com uma película de modo a evitar que a humidade ambiente pudesse interferir negativamente na variação da massa destes. Note-se ainda que, tanto no momento em que os provetes saíam da estufa como no dia seguinte de manhã, se procedia à pesagem dos provetes. Este procedimento pretendia analisar valores em termos meramente comparativos. Estipulou-se que a présecagem findaria assim que, após duas pesagens consecutivas espaçadas de pelo menos 24 horas, a variação de peso fosse inferior a 0,5 gramas. Como tal situação nunca se verificou, a pré-secagem teve sempre a duração de sete dias. Preparação dos provetes Segundo a recomendação RILEM TC 116-PCD, os provetes necessitariam de ser selados na sua superfície lateral com fita-cola, parafina ou algum tipo de tinta epóxi. Porém, dada a experiência adquirida pelo LEMC e pela orientadora do presente trabalho, bem como pela leitura de alguma bibliografia sobre a matéria em causa, considerou-se mais sensato ignorar este passo e não selar lateralmente os provetes. Desta etapa em diante, todos os procedimentos seguidos cumprem o sugerido pela RILEM TC 116PCD. Segundo mostra a Fig. 4.18, a superfície do topo dos provetes foi coberta e selada por uma proteção de plástico impermeável e flexível. Após realizada esta selagem, os provetes foram novamente pesados. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 54 Procedimento do ensaio: • Tanto os provetes como o reservatório de água encontravam-se à temperatura de 20ºC ± 1ºC; • A massa dos provetes foi medida imediatamente antes de se realizar o ensaio (com uma precisão de 0,1 g); • A face moldada correspondia à face que ficou submersa, tendo ficado a água a um nível de, no máximo, 3 mm acima da base; • As medidas foram realizadas em intervalos de 10 min (até perfazerem uma 1 h), 1 h, 4 h e 24 h. Antes de se realizar as pesagens, a superfície em contacto com a água foi previamente limpa com um pano húmido, não absorvente, de modo a retirar a água em excesso, mantendo-se no entanto a mesma húmida. O valor da absorção de água por capilaridade, expressa em g/m2, é calculada para cada provete e respetivo tempo de leitura, através da seguinte expressão: 𝑤𝑡= 𝑚!−𝑚! 𝐴 !!!!!(4.2) na qual: 𝒎(𝒕) – massa do provete em cada intervalo de tempo, expressa em gramas; 𝒎𝟎 – massa do provete depois de coberto o seu topo com película e antes da colocação em contacto com a água, expressa em gramas; 𝑨 – área do provete em contacto com a água, expressa em m2. 4.3.6. PERMEABILIDADE AO OXIGÉNIO Para medir a permeabilidade ao oxigénio dos provetes de betão teve-se como base a Especificação do LNEC E 392-1993. Os provetes foram moldados por forma a satisfazer os requisitos expostos em EN 12390-1:2009 e curados segundo o procedimento descrito na Especificação do LNEC E 392-1993. Os provetes cilíndricos ensaiados com 150 mm de diâmetro e 50 mm de altura foram obtidos por corte dos cilindros de 150 mm de diâmetro e 300 mm de altura. Fig. 4.18 – Selagem no topo dos provetes Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 55 Fig. 4.19 – Provete na câmara de ensaio Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 56 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 57 5 BETÃO: RESULTADOS E ANÁLISE 5.1. INTRODUÇÃO No presente capítulo são expostos e interpretados os resultados dos ensaios de caraterização do betão realizados com o objetivo de perceber a influência que diversas dosagens de fibras de aço (gama Dramix® 5D 60/65 BG) conjugado com dois tipos distintos de agregado grosso (britas e godos) têm no comportamento do betão com especial foco nos aspetos da durabilidade da estrutura. 5.2. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS 5.2.1. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (NP EN 12390-3:2009) Os ensaios de resistência à compressão foram concretizados segundo o procedimento descrito em 4.3.2.. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 58 5.2.1.1. Resistência à compressão do betão com brita granítica obtida por ensaios de cubos (15x15x15 cm) No Quadro 5.1 estão expostos os resultados do ensaio de compressão do betão com britas. Quadro 5.1 – Resistências à compressão do betão com brita granítica (cubos) Amassadura Idade (dias) Tensão de rotura Valores individuais (MPa) Tensão de rotura Valor médio (MPa) B0 7 63,0 64,7 66,4 64,6 35 76,1 77,4 77,4 78,8 90 84,5 85,2 85,4 85,8 B20 7 72,0 72,2 72,1 72,5 35 90,2 89,2 87,6 89,8 90 98,3 99,6 101,5 99,0 B40 7 71,3 72,5 73,3 72,8 35 90,5 89,7 89,1 89,6 90 101,0 102,1 101,5 103,8 B60 7 72,6 73,3 73,1 74,2 35 92,3 91,4 90,6 91,4 90 - - - - Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 59 Fig. 5.1 – Resistência à compressão média do betão com brita granítica (cubos) Pelo exposto no gráfico da Fig. 5.1 é possível observar que existe um aumento gradual no valor das tensões com o aumento da idade do provete à data do ensaio que era expectável atendendo a que o cimento é do tipo CEM IV 32,5 R-SR. Os provetes sem fibras apresentam valores menores de resistência à compressão do que aquelas verificadas em provetes de igual idade embora contendo fibras na sua composição. Este aumento na tensão de rotura (verificável no Quadro 5.1) permite constatar que existe um contributo favorável na resistência à compressão proporcionado pelo uso de fibras. É ainda possível verificar o aumento das tensões com o aumento da dosagem de fibras. Ressalva-se ainda que, por lapso, os provetes cúbicos de brita contendo 60 kg/m3 à idade de 90 dias, foram trocados e ensaiados numa data errada à prevista, motivo pelo qual não se procedeu ao ensaio. No Quadro 5.2 estão indicadas as variações entre as tensões das amassaduras do betão com fibras e o betão de referência, sem fibras. 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 7 35 90 Tensão de rotura média (MPa) Idade (dias) B0 B20 B40 B60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 60 Quadro 5.2 – Variação das tensões entre o betão sem fibras e os betões com fibras (cubos) Amassadura Idade (dias) Tensão de rotura Valor médio (MPa) Variação da tensão (relativa a B0) (MPa) (%) B0 7 64,7 Valores de referência 35 77,4 90 85,2 B20 7 72,2 7,5 11,6 35 89,2 11,8 15,2 90 99,6 14,4 16,9 B40 7 72,5 7,8 12,1 35 89,7 12,3 15,9 90 102,1 16,9 19,8 B60 7 73,3 8,6 13,3 35 91,4 14,0 18,1 90 - - - Pela análise do Quadro 5.2 verifica-se a melhoria proporcional ao aumento da quantidade de fibras e à idade do betão. Para betões com 60 kg/m3 atingem-se benefícios de 18% ainda aos 35 dias. O Quadro 5.3 apresenta os resultados das resistências à compressão obtidas por ensaios a cubos extraídos dos primas ensaiados à flexão (Bekaert). Estes cubos, foram também eles ensaiados no Concrete Laboratory da Bekaert. Quadro 5.3 – Resistências à compressão do betão com brita granítica (cubos) Amassadura Provete Idade (dias) fc,m (MPa) B20 DR2043-A-1 39 97,8 DR2043-A-2 102 93,3 B40 DR2043-B-1 37 92,2 DR2043-B-2 100 106,7 B60 DR2043-C-1 39 92,4 DR2043-C-2 95 106,2 Pela análise dos Quadros 5.2 e 5.3 é possível verificar uma grande diferença na amassadura B20 entre os valores de compressão em betão (cubos) dos ensaios realizados no LEMC e na Bekaert. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 61 5.2.1.2. Resistência à compressão do betão com godo rolado obtida por ensaios de cubos (15x15x15 cm) No Quadro 5.4 estão expostos os resultados do ensaio de compressão do betão com godos. Quadro 5.4 – Resistências à compressão do betão com godo rolado (cubos) Amassadura Idade (dias) Tensão de rotura Valores individuais (MPa) Tensão de rotura Valor médio (MPa) G0 7 68,6 67,7 67,7 66,9 35 86,3 83,6 81,4 83,1 90 90,7 92,9 95,6 92,4 G20 7 70,6 70,9 71,4 70,6 35 82,1 83,4 83,2 85,0 90 91,4 93,8 94,2 95,7 G40 7 68,6 69,4 69,5 70,2 35 83,6 83,1 82,5 83,3 90 87,8 89,0 87,3 91,8 G60 7 76,0 75,5 74,8 75,7 35 88,9 88,9 87,2 90,5 90 98,2 100,8 102,6 101,6 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 68 Fig. 5.5 – Resistência à compressão médio do betão com godo rolado (cilindros) Como esperado, dá-se um aumento gradual no valor das tensões com o aumento das idades à data de ensaio. Aos 7 dias de idade, todas as amassaduras apresentam valores de tensão idênticos. Tanto aos 35 como 90 dias, a amassadura G40 apresenta valores inferiores. É de notar também uma diferença na ordem dos 14 MPa na amassadura G20 aos 90 dias de idade, quando comparada com as restantes amassaduras. No Quadro 5.10 estão indicadas as variações entre as tensões das amassaduras do betão com fibras e o betão de referência, sem fibras. Quadro 5.10 – Variação das tensões entre o betão sem fibras e os betões com fibras (cilindros) Amassadura Idade (dias) Tensão de rotura Valor médio (MPa) Variação da tensão (relativa a G0) MPa % G0 7 59,5 Valores de referência 35 68,7 90 80,9 G20 7 60,0 0,5 0,8 35 73,4 4,7 5,7 90 93,8 12,9 13,4 G40 7 59,2 -0,3 -0,5 35 67,9 -0,8 -1,0 90 76,3 -4,6 -4,8 G60 7 59,3 -0,2 -0,3 35 75,1 6,4 7,7 90 80,4 -0,5 -0,6 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 7 35 90 Tensão de rotura média (MPa) Idade (dias) G0 G20 G40 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 69 Nos valores do Quadro 5.10, relativos a ensaios de compressão de betão com godos em cilindros, não é possível verificar uma tendência devido à inconsistente perda/ganho de resistência ao longo do tempo e com o aumento de fibras. 5.2.2. RESISTÊNCIA À FLEXÃO Os ensaios de resistência à flexão foram concretizados segundo o procedimento descrito em 4.3.1.. 5.2.2.1. Resistência à flexão do betão sem fibras contendo brita granítica com 35 dias à data de ensaio (NP EN 12390-5:2009) No Quadro 5.11 são apresentados os resultados relativos ao ensaio de prismas de betão com brita, aos 35 dias de idade à data de ensaio, segundo a norma NP EN 12390-5:2009. Quadro 5.11 – Resistências à flexão do betão com brita granítica Amassadura Provete Resistência à flexão Valores individuais (MPa) Resistência à flexão Valor médio (MPa) B0 1 9,0 8,9 2 8,7 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 70 5.2.2.2. Resistência à flexão do betão contendo brita granítica com 35 dias à data de ensaio (EN 14651:2005) Nos Quadros 5.12, 5.13 e 5.14 e nas Fig. 5.6, 5.7 e 5.8 apresentam-se os resultados obtidos dos ensaios segundo a norma EN 14651:2005, em prismas de betão com brita e com 35 dias de idade à data de ensaio. Quadro 5.12 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (20 kg/m3 de fibras 5D) Specimen ID Provete Delta fL (mm) fL (MPa) fR,1 (MPa) fR,2 (MPa) fR,3 (MPa) fR,4 (MPa) B20 42155 1 0,0514 6,43 4,93 6,33 6,96 5,44 42156 2 0,0569 7,32 5,52 7,75 8,43 6,96 42157 3 0,0581 6,91 4,65 6,33 7,11 5,91 42158 4 0,0430 7,08 6,76 8,68 9,40 8,99 42159 5 0,0765 7,46 6,87 9,53 10,34 9,42 42160 6 0,0663 6,95 3,32 4,22 4,70 3,27 42161 7 0,0573 6,98 4,69 4,43 4,30 2,28 42162 8 0,0571 6,64 4,54 6,11 6,39 5,23 42163 9 0,0568 6,47 4,92 6,72 7,28 6,50 Média 0,0581 6,92 5,13 6,68 7,21 6,00 Desvio Padrão 0,0092 0,35 1,12 1,77 1,99 2,35 Coeficiente de Variação 16 5 22 27 28 39 fL – limite de proporcionalidade fR1 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 0,47 mm; fR2 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 1,32 mm; fR3 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 2,17 mm; fR4 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 3,02 mm. Fig. 5.6 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (20 kg/m3) Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 71 Na amassadura B20 é visível um comportamento homogéneo entre provetes. Os valores fR,1, fR,2, fR,3 e fR,4 que “definem” um “patamar” de cedência proporcionado pelas fibras, apresentam valores não muito superiores ao limite de proporcionalidade (fL). Quadro 5.13 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (40 kg/m3 de fibras 5D) Specimen ID Provete Delta fL (mm) fL (MPa) fR,1 (MPa) fR,2 (MPa) fR,3 (MPa) fR,4 (MPa) B40 42170 1 0,0571 7,15 6,03 7,52 7,10 6,56 42171 2 0,0572 7,57 8,67 12,64 11,54 7,89 42172 3 0,0599 7,67 7,93 9,47 8,66 6,76 42173 4 0,0613 7,72 7,48 10,00 10,60 8,78 42174 5 0,0478 6,86 5,27 6,79 7,34 4,57 42175 6 0,0686 7,78 8,24 11,47 13,07 7,86 42176 7 0,0723 7,98 7,50 10,10 10,17 7,30 42177 8 0,0579 7,74 9,18 10,67 8,56 7,53 42178 9 0,0577 6,91 6,01 7,88 7,43 4,86 Média 0,0600 7,49 7,37 9,62 9,39 6,90 Desvio Padrão 0,0071 0,41 1,33 1,92 2,08 1,40 Coeficiente de Variação 12 5 18 20 22 20 fL – limite de proporcionalidade fR1 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 0,47 mm; fR2 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 1,32 mm; fR3 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 2,17 mm; fR4 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 3,02 mm. Fig. 5.7 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (40 kg/m3) Nesta situação (Fig. 5.7), após ser atingido o limite de proporcionalidade, existe um aumento de resistência transmitido pelas fibras, ainda que pouco acentuado. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 72 Quadro 5.14 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (60 kg/m3 de fibras 5D) Specimen ID Provete Delta fL (mm) fL (MPa) fR,1 (MPa) fR,2 (MPa) fR,3 (MPa) fR,4 (MPa) B60 42185 1 0,0535 7,52 10,08 11,74 10,09 9,15 42186 2 0,0661 8,99 9,95 11,70 11,97 11,74 42187 3 0,0524 7,64 10,2 11,25 12,36 12,61 42188 4 0,0615 8,35 12,5 11,87 10,86 9,77 42189 5 0,0592 8,01 10,7 11,22 9,80 8,97 42190 6 0,0590 8,37 10,83 11,33 11,13 9,75 42191 7 0,0545 7,60 6,71 7,84 7,95 7,80 42192 8 0,0729 8,64 12,77 13,90 12,23 11,43 42193 9 0,0603 8,39 10,99 12,24 11,76 11,57 Média 0,0599 8,17 10,53 11,45 10,91 10,31 Desvia Padrão 0,0065 0,51 1,75 1,58 1,43 1,59 Coeficiente de Variação 11 6 17 14 13 15 fL – limite de proporcionalidade fR1 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 0,47 mm; fR2 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 1,32 mm; fR3 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 2,17 mm; fR4 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 3,02 mm. Fig. 5.8 – Curvas da resistência à flexão de betão com brita granítica (60 kg/m3) Na Fig. 5.8 é possível conferir que a adição de 60 kg/m3 proporciona um apreciável aumento de resistência à flexão que se verifica pelo grande declive do gráfico, depois de se atingir o limite de proporcionalidade. Constata-se também a formação de um “patamar” de cedência. Pela comparação das três amassaduras (B20, B40 e B60) pode-se concluir que o comportamento é proporcional ao aumento da dosagem de fibras. Nas dosagens 20 e 60 kg/m3 verifica-se um patamar de Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 73 cedência. Os valores do limite de proporcionalidade (fL) e as resistências que se constatam a seguir a esse limite, são tanto mais próximas desse limite e de maior valor quanto maior a dosagem de fibras. 5.2.2.3. Resistência à flexão do betão sem fibras contendo godo rolado com 35 dias à data de ensaio (NP EN 1390-5:2009) Igualmente para prismas de betão mas com godos realizaram-se ensaios à flexão segundo a norma NP EN 1390-5:2009 onde se obtiveram os valores presentes no Quadro 5.15. Quadro 5.15 – Resistências à flexão do betão com godo rolado Amassadura Provete Resistência à flexão Valores individuais (MPa) Resistência à flexão Valor médio (MPa) G0 1 9,4 9,1 2 8,7 5.2.2.4. Resistência à flexão do betão contendo godo rolado com 35 dias à data de ensaio (EN 14651:2005) Nos Quadros 5.16, 5.17 e 5.18 e nas Fig. 5.9, 5.10 e 5.11 apresentam-se os resultados obtidos dos ensaios segundo a norma EN 14651:2005, em prismas de betão com godo e com 35 dias de idade à data de ensaio. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 74 Quadro 5.16 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (20 kg/m3 de fibras 5D) Specimen ID Provete Delta fL (mm) fL (MPa) fR,1 (MPa) fR,2 (MPa) fR,3 (MPa) fR,4 (MPa) G20 42200 1 0,0522 7,71 3,34 3,24 3,35 2,83 42201 2 0,0453 7,66 3,64 4,50 4,91 4,67 42202 3 0,0494 7,93 5,46 7,81 7,35 7,80 42203 4 0,0516 7,89 3,63 4,04 4,37 4,51 42204 5 0,0457 8,33 4,29 5,78 6,27 3,92 42205 6 0,0481 7,62 2,27 2,49 2,52 1,47 42206 7 0,0472 7,36 4,89 6,24 6,25 4,90 42207 8 0,0493 8,19 4,34 5,93 6,59 5,56 42208 9 0,0444 8,62 4,18 5,84 5,88 3,85 Média 0,0481 7,92 4,00 5,10 5,28 4,39 Desvio Padrão 0,0027 0,39 0,93 1,66 1,60 1,76 Coeficiente de Variação 6 5 23 33 30 40 fL – limite de proporcionalidade fR1 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 0,47 mm; fR2 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 1,32 mm; fR3 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 2,17 mm; fR4 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 3,02 mm. Fig. 5.9 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (20 kg/m3) Pela análise do gráfico da Fig. 5.9, verifica-se que após se atingir o limite de proporcionalidade (fL) forma-se um “patamar” de cedência em que as resistências são claramente inferiores à resistência máxima antes atingida (fL). Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 75 Quadro 5.17 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (40 kg/m3 de fibras 5D) Specimen ID Provete Delta fL (mm) fL (MPa) fR,1 (MPa) fR,2 (MPa) fR,3 (MPa) fR,4 (MPa) G40 42215 1 0,0480 6,59 5,92 6,72 7,17 6,27 42216 2 0,0543 6,80 5,04 6,35 6,41 5,54 42217 3 0,0469 6,77 6,86 8,76 8,42 8,01 42218 4 0,0557 7,65 9,60 8,59 7,53 6,65 42219 5 0,0535 7,05 8,38 10,82 8,10 7,37 42220 6 0,0598 7,06 8,03 10,90 9,37 8,36 42221 7 0,0583 6,99 6,60 8,89 9,27 8,22 42222 8 0,0474 7,44 8,64 11,89 7,70 7,71 42223 9 0,0467 7,21 7,42 9,14 8,78 6,84 Média 0,0523 7,06 7,39 9,12 8,08 7,22 Desvio Padrão 0,0052 0,33 1,43 1,86 0,98 0,96 Coeficiente de Variação 10 5 19 20 12 13 fL – limite de proporcionalidade fR1 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 0,47 mm; fR2 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 1,32 mm; fR3 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 2,17 mm; fR4 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 3,02 mm. Fig. 5.10 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (40 kg/m3) Observando a Fig. 5.10, denota-se que há um aumento significativo das resistências a seguir a ser atingido o limite de proporcionalidade (fL). Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 76 Quadro 5.18 – Resultados obtidos no ensaio de flexão do betão com fibras (60 kg/m3 de fibras 5D) Specimen ID Provete Delta fL (mm) fL (MPa) fR,1 (MPa) fR,2 (MPa) fR,3 (MPa) fR,4 (MPa) G60 42230 1 0,0586 8,57 9,49 12,17 9,94 10,01 42231 2 0,0536 8,39 11,02 10,75 10,72 9,91 42232 3 0,0545 9,14 12,88 14,25 13,37 12,71 42233 4 0,0702 10,53 11,35 13,65 11,86 10,36 42234 5 0,0571 9,11 12,02 14,74 12,10 11,09 42235 6 0,0552 8,97 9,78 10,25 9,92 8,62 42236 7 0,0590 9,75 10,27 12,34 12,35 11,12 42237 8 0,0573 9,69 10,26 11,67 10,28 8,78 42238 9 0,0522 8,61 10,75 12,62 13,45 13,09 Média 0,0575 9,20 10,87 12,49 11,55 10,63 Desvio Padrão 0,0053 0,69 1,09 1,52 1,39 1,55 Coeficiente de Variação 9 7 10 12 12 15 fL – limite de proporcionalidade fR1 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 0,47 mm; fR2 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 1,32 mm; fR3 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 2,17 mm; fR4 – Resistência residual à tração correspondente a uma flecha central de 3,02 mm. Fig. 5.11 – Curvas da resistência à flexão de betão com godo rolado (60 kg/m3) Na situação da Fig. 5.11, é possível constatar a formação de um “patamar” de cedência em que os valores das resistências são bastantes superiores ao limite de proporcionalidade (fL), verificando-se assim uma grande contribuição das fibras na resistência à flexão. Pela comparação das três amassaduras (G20, G40 e G60) pode-se concluir que o comportamento é proporcional ao aumento da dosagem de fibras. Os valores do limite de proporcionalidade (fL) e as Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 77 resistências que se constatam a seguir a esse limite, são tanto mais próximas desse limite e de maior valor quanto maior a dosagem de fibras. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 84 5.2.3. MÓDULO DE ELASTICIDADE (DIN 1048-5:1991) Os ensaios de módulo de elasticidade foram concretizados segundo o procedimento descrito em 4.3.3.. 5.2.3.1. Módulo de elasticidade do betão contendo brita granítica No Quadro 5.25 apresentam-se os resultados obtidos pelo ensaio de módulo de elasticidade em betão com brita granítica e em várias idades à data de ensaio (7, 35 e 90 dias). Quadro 5.25 – Módulos de elasticidade do betão com brita granítica Amassadura Idade (dias) Módulo de elasticidade Valores individuais (MPa) Módulo de elasticidade Valor médio (MPa) B0 7 37000 36800 36600 36700 35 42900 40900 38600 41100 90 41900 42000 43100 40900 B20 7 39100 37800 36600 37700 35 43400 41800 42500 39600 90 43700 43900 43800 44300 B40 7 36800 36700 37600 35600 35 39200 40700 42400 40600 90 42400 42900 42900 43300 B60 7 37600 38300 39400 38000 35 41500 41600 42600 40600 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 85 90 44500 44500 44300 44800 Fig. 5.18 – Módulo de elasticidade médio do betão com brita granítica Pelo exposto no Quadro 5.25 e observando a Fig. 5.18 verifica-se um aumento gradual mas ligeiro no valor do módulo de elasticidade com o decorrer do tempo. Embora existam pequenas oscilações no valor do módulo de elasticidade entre amassaduras, apresentam-se todas muito idênticas sem especial realce para nenhuma das amassaduras. Ainda assim, pode mencionar-se uma subtil diferença entre a amassadura B40 em comparação com as restantes amassaduras com fibras, apresentando esta (B40), valores menores. 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 7 35 90 Módulo de elasticidade médio (MPa) Idade (dias) B0 B20 B40 B60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 86 5.2.3.2. Módulo de elasticidade do betão contendo godo rolado No Quadro 5.26 apresentam-se os resultados obtidos pelo ensaio de módulo de elasticidade em betão com godo rolado e em várias idades à data de ensaio (7, 35 e 90 dias). Quadro 5.26 – Módulos de elasticidade do betão com godo rolado Amassadura Idade (dias) Módulo de elasticidade Valores individuais (MPa) Módulo de elasticidade Valor médio (MPa) G0 7 42000 40700 39400 40600 35 48300 48200 48200 48000 90 50500 52200 53500 52500 G20 7 42800 43600 45500 42400 35 46200 47000 47500 47300 90 49900 49400 49300 49100 G40 7 41100 40400 39900 40100 35 46200 46100 47600 44500 90 46200 47000 47500 47300 G60 7 44800 44400 42600 45900 35 46000 45300 42100 47800 90 49900 49400 49300 49100 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 87 Fig. 5.19 – Módulo de elasticidade médio do betão com godo rolado Mais uma vez se constata que, como esperado, se dá um aumento progressivo do valor do módulo de elasticidade com o aumento da idade dos provetes à data de ensaio. Contra aquilo que seria de esperar, a amassadura G0 (sem fibras), às idades de 35 e 90 dias, apresenta valores ligeiramente maiores que amassaduras contendo fibras. Aos 7 e 90 dias de idade, a amassadura G40 apresenta valores visivelmente menores quando comparado com amassaduras contendo fibras e com a mesma idade. 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 7 35 90 Módulo de elasticidade médio (MPa) Idade (dias) G0 G20 G40 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 88 5.2.3.3. Tensão de rotura dos cilindros utilizados na determinação do módulo de elasticidade produzidos com betão contendo brita granítica No Quadro 5.27 apresentam-se os valores relativos ao ensaio de betão com brita. Quadro 5.27 – Tensões de rotura do betão com brita granítica Amassadura Idade (dias) Tensão de rotura Valores individuais (MPa) Tensão de rotura Valor médio (MPa) B0 7 65,4 64,1 65,1 61,7 35 78,0 77,6 72,7 82,2 90 96,0 93,4 93,6 90,5 B20 7 63,0 63,8 64,0 64,4 35 81,9 81,4 82,0 80,3 90 88,9 90,5 90,5 92,0 B40 7 61,4 62,7 63,7 63,1 35 78,4 78,0 75,5 80,1 90 94,5 90,6 86,8 90,4 B60 7 64,7 63,7 62,8 63,6 35 80,1 80,0 80,9 78,9 90 93,5 90,6 87,5 90,9 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 89 Fig. 5.20 – Tensão de rotura média dos cilindros utilizados na obtenção do módulo de elasticidade produzidos com betão contendo brita granítica Observando a Fig. 5.20 constata-se que ocorre um aumento gradual no valor das tensões de rotura com o aumento das idades à data dos ensaios. Todas as amassaduras, por idade, apresentam valores da mesma ordem de grandeza. 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 7 35 90 Tensão de rotura média (MPa) Idade (dias) B0 B20 B40 B60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 90 5.2.3.4. Tensão de rotura dos cilindros utilizados na determinação do módulo de elasticidade produzidos com betão contendo godo rolado No Quadro 5.28 apresentam-se os valores relativos aos ensaios de compressão do betão com godo. Quadro 5.28 – Tensões de rotura do betão com godo rolado Amassadura Idade (dias) Tensão de rotura Valores individuais (MPa) Tensão de rotura Valor médio (MPa) G0 7 57,9 56,0 52,4 57,6 35 76,7 73,3 69,8 73,4 90 80,6 80,9 78,6 83,4 G20 7 56,8 58,0 59,7 57,6 35 71,7 73,1 74,6 73,1 90 87,9 77,1 67,2 76,3 G40 7 56,8 56,7 57,9 55,5 35 68,7 71,3 72,2 73,1 90 71,7 73,1 74,6 73,1 G60 7 55,8 55,4 55,2 55,2 35 76,1 77,2 77,3 78,3 90 87,9 77,1 67,2 76,3 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 91 Fig. 5.21 – Tensão de rotura média dos cilindros utilizados na obtenção do módulo de elasticidade produzidos com betão contendo godo rolado Verifica-se um aumento gradual no valor das tensões com a idade dos provetes à data do ensaio. Às idades 35 e 90 dias, a amassadura G40 apresenta valores ligeiramente inferiores quando comparada com as restantes amassaduras com fibras. 5.2.4. ABSORÇÃO DE ÁGUA POR IMERSÃO (E 394-1993) Os ensaios de absorção de água por imersão foram concretizados segundo o procedimento descrito em 4.3.4.. 5.2.4.1. Absorção de água por imersão do betão contendo brita granítica e do betão contendo godo rolado com 35 dias de idade à data de ensaio Como ocorreu um problema na conservação dos cubos na estufa durante o ensaio de absorção de água por imersão à idade de 35 dias e dada a consequente dispersão de valores obtidos, optou-se por excluir estes valores da análise. 5.2.4.2. Absorção de água por imersão do betão contendo brita granítica com 90 dias de idade à data de ensaio No Quadro 5.29 apresentam-se os valores do ensaio de absorção de água no betão com brita granítica aos 90 dias de idade à data de ensaio. 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 7 35 90 Tensão de rotura média (MPa) Idade (dias) G0 G20 G40 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 92 Quadro 5.29 – Absorção de água do betão com brita granítica Amassadura Provete Ai Valores individuais (%) Ai Valor médio (%) B0 6 7,9 8,0 7 7,9 8 8,1 B20 19 8,3 8,1 20 8,1 21 8,0 B40 19 8,1 8,1 20 8,0 21 8,3 B60 19 7,9 8,0 20 8,0 21 8,0 Fig. 5.22 – Absorção média de água por imersão do betão com brita granítica Pelo exposto na Fig. 5.22 verifica-se que a absorção de água foi praticamente igual em todas as amassaduras. 5.2.4.3. Absorção de água por imersão do betão contendo godo rolado com 90 dias de idade à data de ensaio No Quadro 5.30 apresentam-se os valores do ensaio de absorção de água no betão com brita granítica aos 90 dias de idade à data de ensaio. 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 0 20 40 60 Ai média (%) Dosagem de fibras (kg/m3) Brita granítica Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 93 Quadro 5.30 – Absorção de água do betão com godo rolado Amassadura Provete Ai Valores individuais (%) Ai Valor médio (%) G0 6 7,6 7,4 7 7,3 8 7,4 G20 19 7,5 7,5 20 7,7 21 7,5 G40 19 5,9 7,8 20 8,5 21 9,1 G60 19 7,5 7,4 20 7,3 21 7,3 Fig. 5.23 – Absorção média de água por imersão do betão com godo rolado Pela análise do Quadro 5.30 averigua-se que o provete 19 da amassadura G40 apresenta um valor anormalmente inferior de absorção de água quando comparado com os restantes provetes da mesma amassadura. Caso este valor fosse excluído, acentuaria ainda mais o desvio da amassadura G40 para com as restantes amassaduras. 5.2.5. ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE (RILEM TC 116-PCD) Os ensaios de absorção de água por capilaridade foram concretizados segundo o procedimento descrito em 4.3.5.. 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 0 20 40 60 Ai média (%) Dosagem de fibras (kg/m3) Godo rolado Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 100 Quadro 5.36 – Absorção de água do betão com godo rolado (G20) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) G20 22 10min 150,0 146,3 23 138,9 24 150,0 22 20min 200,0 205,6 23 194,4 24 222,2 22 30min 227,8 233,3 23 227,8 24 244,4 22 40min 255,6 248,1 23 244,4 24 244,4 22 50min 272,2 272,2 23 272,2 24 272,2 22 1h 288,9 283,3 23 272,2 24 288,9 22 4h 366,7 387,0 23 405,6 24 388,9 22 24h 477,8 488,9 23 488,9 24 500,0 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 101 Quadro 5.37 – Absorção de água do betão com godo rolado (G40) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) G40 22 10min 155,6 166,7 23 172,2 24 172,2 22 20min 188,9 200,0 23 216,7 24 194,4 22 30min 211,1 227,8 23 244,4 24 227,8 22 40min 250,0 257,4 23 277,8 24 244,4 22 50min 255,6 264,8 23 277,8 24 261,1 22 1h 283,3 288,9 23 294,4 24 288,9 22 4h 366,7 375,9 23 383,3 24 377,8 22 24h 522,2 529,6 23 527,8 24 538,9 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 102 Quadro 5.38 – Absorção de água do betão com godo rolado (G60) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) G60 22 10min 111,1 120,4 23 116,7 24 133,3 22 20min 166,7 163,0 23 155,6 24 166,7 22 30min 188,9 183,3 23 177,8 24 183,3 22 40min 222,2 209,3 23 183,3 24 222,2 22 50min 216,7 216,7 23 222,2 24 211,1 22 1h 233,3 220,4 23 211,1 24 216,7 22 4h 350,0 329,6 23 316,7 24 322,2 22 24h 477,8 477,8 23 472,2 24 483,3 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 103 Fig. 5.26 – Absorção média de água por capilaridade do betão com godo rolado (35 dias de idade) Examinando a Fig. 5.26, apura-se que inicialmente os valores da absorção de água por capilaridade são idênticos entre amassaduras, com exceção de G60 na qual esta é mais baixa. Ao fim das 24h de contato com a água, a amassadura G40 destaca-se das restantes (amassaduras com e sem fibras) com uma absorção de água maior, enquanto que as restantes terminaram com valores semelhantes. Observando a Fig. 5.27 averigua-se que a progressão da absorção de água com o tempo é a esperada. Fig. 5.27 – Variação da absorção de água por capilaridade com o tempo (35 dias de idade) 0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1 000,0 1 200,0 10min 20min 30min 40min 50min 1h 4h 24h w(t) média (g/m2) Tempo G0 G20 G40 G60 0,0 100,0 200,0 300,0 400,0 500,0 600,0 0 1 2 3 4 5 6 w(t) média (g/m2) √t G0 G20 G40 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 104 5.2.5.3. Absorção de água por capilaridade do betão contendo brita granítica com 90 dias de idade à data de ensaio Nos Quadros 5.39, 5.40, 5.41 e 5.42 apresentam-se os valores dos ensaios de absorção de água por capilaridade no betão com brita granítica aos 90 dias de idade à data de ensaio. Quadro 5.39 – Absorção de água do betão com brita granítica (B0) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) B0 21 10min 300,0 288,9 22 283,3 23 283,3 21 20min 377,8 355,6 22 350,0 23 338,9 21 30min 433,3 411,1 22 405,6 23 394,4 21 40min 472,2 464,8 22 450,0 23 472,2 21 50min 511,1 490,7 22 488,9 23 472,2 21 1h 533,3 518,5 22 516,7 23 505,6 21 4h 772,2 763,0 22 766,7 23 750,0 21 24h 1105,6 1090,7 22 1088,9 23 1077,8 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 105 Quadro 5.40 – Absorção de água do betão com brita granítica (B20) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) B20 25 10min 272,2 303,7 26 322,2 27 316,7 25 20min 355,6 387,0 26 411,1 27 394,4 25 30min 411,1 438,9 26 461,1 27 444,4 25 40min 450,0 481,5 26 505,6 27 488,9 25 50min 483,3 514,8 26 538,9 27 522,2 25 1h 505,6 538,9 26 566,7 27 544,4 25 4h 722,2 757,4 26 800,0 27 750,0 25 24h 1077,8 1114,8 26 1161,1 27 1105,6 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 106 Quadro 5.41 – Absorção de água do betão com brita granítica (B40) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) B40 25 10min 66,7 72,2 26 72,2 27 77,8 25 20min 83,3 92,6 26 94,4 27 100,0 25 30min 100,0 107,4 26 111,1 27 111,1 25 40min 111,1 118,5 26 122,2 27 122,2 25 50min 116,7 125,9 26 133,3 27 127,8 25 1h 122,2 133,3 26 144,4 27 133,3 25 4h 200,0 214,8 26 227,8 27 216,7 25 24h 311,1 329,6 26 338,9 27 338,9 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 107 Quadro 5.42 – Absorção de água do betão com brita granítica (B60) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) B60 25 10min 50,0 64,8 26 66,7 27 77,8 25 20min 61,1 79,6 26 83,3 27 94,4 25 30min 72,2 90,7 26 94,4 27 105,6 25 40min 83,3 101,9 26 105,6 27 116,7 25 50min 88,9 111,1 26 116,7 27 127,8 25 1h 94,4 113,0 26 111,1 27 133,3 25 4h 166,7 190,7 26 194,4 27 211,1 25 24h 288,9 313,0 26 316,7 27 333,3 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 108 Fig. 5.28 – Absorção média de água por capilaridade do betão com brita granítica (90 dias de idade) Decorridos 90 dias entre a data de produção do betão e a data de ensaio do mesmo, é claramente notória a diferença de absorção de água entre o betão com e sem fibras, com exceção da amassadura B20, sendo que, no final do ensaio, B40 e B60 apresentam valores idênticos. Fig. 5.29 – Variação da absorção de água por capilaridade com o tempo (90 dias de idade) Apesar de continuarem evidentes os 3 patamares, existe uma visível diferença entre amassaduras. É facilmente notável que, nas amassaduras B40 e B60, a absorção de água é muito mais controlada que nas restantes amassaduras, verificável pelo declive pouco acentuado expresso no gráfico. 0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1 000,0 1 200,0 10min 20min 30min 40min 50min 1h 4h 24h w(t) média (g/m2) Tempo B0 B20 B40 B60 0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1 000,0 1 200,0 0 1 2 3 4 5 6 w(t) média (g/m2) √t B0 B20 B40 B60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 109 5.2.5.4. Absorção de água por capilaridade do betão contendo godo rolado com 90 dias de idade à data de ensaio Nos Quadros 5.43, 5.44, 5.45 e 5.46 apresentam-se os valores dos ensaios de absorção de água por capilaridade no betão com godo rolado aos 90 dias de idade à data de ensaio. Quadro 5.43 – Absorção de água do betão com godo rolado (G0) Amassadura Provete Tempo w(t) Valores individuais (g/m2) w(t) Valor médio (g/m2) G0 18 10min 238,9 255,6 19 261,1 20 266,7 18 20min 322,2 342,6 19 355,6 20 350,0 18 30min 377,8 398,1 19 411,1 20 405,6 18 40min 411,1 435,2 19 450,0 20 444,4 18 50min 444,4 464,8 19 477,8 20 472,2 18 1h 466,7 487,0 19 500,0 20 494,4 18 4h 666,7 694,4 19 705,6 20 711,1 18 24h 938,9 975,9 19 977,8 20 1011,1 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 116 Fig. 5.32 – Comparação de resistências à compressão médias entre betões de brita granítica e godo rolado (cubos) * valor inexistente Analisando a Fig. 5.32, percebe-se que aos 7 dias de idade, as tensões de rotura são bastante idênticas entre betões fabricados tanto com britas como com godos. Já aos 35 e 90 dias de idade à data de ensaio, existe uma diferença ligeiramente maior entre betões com britas do que com godos embora idênticas resistências nas amassaduras B60 e G60 (aos 35 dias de idade à data de ensaio). Os betões que possuem fibras nas suas composições apresentam tensões visivelmente maiores do que de betões sem fibras. B0 B0 B0 G0 G0 G0 B20 B20 B20 G20 G20 G20 B40 B40 B40 G40 G40 G40 B60 B60 B60* G60 G60 G60 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 7 35 90 Tensão de rotura média (MPa) Idade (dias) B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 117 5.3.1.2. Resistência à compressão em cilindros (Ø15x30 cm) de brita granítica e godo rolado Na Fig. 5.33 pode analisar-se a comparação de resistências à compressão entre betões contendo britas e godos, em provetes cilíndricos. Fig. 5.33 – Comparação de resistências à compressão médias entre betões de brita granítica e godo rolado (cilindros) Em ambas as idades, a amassadura B0 (sem fibras) deu valores ligeiramente maiores que as restantes amassaduras com fibras. Aos 7 dias de idade à data de ensaio, os valores das tensões das amassaduras de betões contendo agregados grossos diferentes aproximam-se em grosso modo umas das outras em oposição ao que ocorre aos 35 e 90 dias. De um modo geral (com exceção da amassadura G20 aos 90 dias), os betões contendo britas apresentam resistências superiores aos betões contendo godos. B0 B0 B0 G0 G0 G0 B20 B20 B20 G20 G20 G20 B40 B40 B40 G40 G40 G40 B60 B60 B60 G60 G60 G60 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 7 35 90 Tensão de rotura média (MPa) Idade (dias) B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 118 5.3.2. RESISTÊNCIA À FLEXÃO 5.3.2.1. Resistência à flexão em betões de brita granítica e godo rolado com 35 dias de idade à data de ensaio (NP EN 12390-5:2009) Na Fig. 5.34 é feita a comparação da resistência à flexão entre betões contendo britas e godos. Fig. 5.34 – Variação de resistências à flexão entre betões de brita granítica e godo rolado Comparando as resistências à flexão dos betões fabricados com britas com aqueles produzidos com godos, constata-se que ambos apresentam resistências praticamente iguais. 5.3.2.2. Resistência à flexão em betões de brita granítica e godo rolado com 35 dias de idade à data de ensaio (EN 14651:2005) 20 kg/m3 O limite de proporcionalidade nos betões com godos é ligeiramente superior no entanto, os betões contendo britas têm resistências levemente maiores às dos betões com godos para igual idade e dosagem de fibras, no “patamar” de cedência; 40 kg/m3 O limite de proporcional é bastante idêntico assim como o comportamento no “patamar” de cedência. Pode-se no entanto assinalar que os betões contendo britas atingem resistências tenuemente maiores neste patamar; 60 kg/m3 Tanto no limite de proporcionalidade como nos “patamares” de cedência, os betões com godos apresentam valores mais altos. B0 G0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 35 Resistência à flexão (MPa) Idade (dias) B0 G0 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 119 5.3.2.3. Resistência à flexão em betões de brita granítica e godo rolado com 90 dias de idade à data de ensaio (EN 14651:2005) 20 kg/m3 Os limites de proporcionalidade são da mesma ordem embora com valores de resistência nos “patamares” e resistência ligeiramente superiores nos betões contendo brita; 40 kg/m3 Os betões contendo britas apresentam limites de proporcionalidade maiores assim como as resistências no “patamar” de cedência, com diferenças assinaláveis; 60 kg/m3 Os dois tipos de betões (com britas e com godos) possuem limites idênticos embora com diferenças nos “patamares” de cedência em que os betões com godos apresentam valores superiores. 5.3.3. MÓDULO DE ELASTICIDADE 5.3.3.1. Módulos de elasticidade em betões de brita granítica e godo rolado A Fig. 5.35 expõe a comparação de módulos de elasticidade entre betões produzidos com britas graníticas e godos rolados. Fig. 5.35 – Comparação de módulos de elasticidade médios entre betões de brita granítica e godo rolado Através da análise da Fig. 5.35 verifica-se que nas três idades em que foram realizados os ensaios, os betões produzidos com godo rolado como agregado grosso apresentaram módulos de elasticidade superiores àqueles em que o agregado grosso era brita granítica. B0 B0 B0 G0 G0 G0 B20 B20 B20 G20 G20 G20 B40 B40 B40 G40 G40 G40 B60 B60 B60 G60 G60 G60 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 7 35 90 Módulo de elasticidade médio (MPa) Idade (dias) B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 120 5.3.3.2. Tensões de rotura em betões de brita granítica e godo rolado A Fig. 5.36 expõe a comparação de tensões de rotura entre betões produzidos com britas graníticas e godos rolados. Fig. 5.36 – Comparação de tensões de rotura médias entre betões de brita granítica e godo rolado Examinando a Fig. 5.36 atesta-se que, para as três idades dos ensaios, existe uma notória diferença entre tensões de rotura em que, os betões produzidos com brita granítica apresentam tensões maiores. Ao comparar as tensões de rotura de provetes cilíndricos moldados para serem exclusivamente ensaiados à compressão com aqueles moldados para ensaios de módulo de elasticidade e posteriormente levados à rotura, é possível distinguir diferenças. Como seria de esperar, as tensões de rotura dos cilindros de ensaios de módulo de elasticidade são ligeiramente menores. Tal se pode ter devido ao fato destes, numa primeira fase, serem submetidos ao ensaio do módulo de elasticidade, onde estão sujeitos a várias cargas e descargas e, só depois, levados à rotura. 5.3.4. ABSORÇÃO DE ÁGUA POR IMERSÃO 5.3.4.1. Absorção de água por imersão em betões de brita granítica e godo rolado com 90 dias de idade à data de ensaio Na Fig. 5.37 pode observar-se a comparação da absorção de água por imersão entre betões produzidos com britas graníticas e godos rolados à idade de ensaio de 90 dias. B0 B0 B0 G0 G0 G0 B20 B20 B20 G20 G20 G20 B40 B40 B40 G40 G40 G40 B60 B60 B60 G60 G60 G60 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 7 35 90 Tensão de rotura média (MPa) Idade (dias) B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 121 Fig. 5.37 – Comparação da absorção média de água por imersão entre betões de brita granítica e godo rolado Analisando a Fig. 5.37, verifica-se a prevalência de uma maior absorção de água nos betões com britas graníticas do que aqueles com godos. 5.3.5. ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE 5.3.5.1. Absorção de água por capilaridade em betões de brita granítica e godo rolado com 35 dias de idade à data de ensaio Na Fig. 5.38 é realizada a comparação da absorção de água por capilaridade entre betões produzidos com britas graníticas e godos rolados à idade de ensaio de 35 dias. Fig. 5.38 – Comparação da absorção média de água ao fim de 24h entre betões de brita granítica e godo rolado 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 0 20 40 60 Ai média (%) Dosagem de fibras (kg/m3) Brita granítica Godo rolado B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 24h w(t) média (g/m2) Tempo B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 122 Os valores de absorção de água por capilaridade são todos muito idênticos, não havendo evidência de uma maior absorção em um agregado grosso pelo outro. 5.3.5.2. Absorção de água por capilaridade em betões de brita granítica e godo rolado com 90 dias de idade à data de ensaio Na Fig. 5.39 é realizada a comparação da absorção de água por capilaridade entre betões produzidos com britas graníticas e godos rolados à idade de ensaio de 90 dias. Fig. 5.39 – Comparação da absorção média de água ao fim de 24h entre betões de brita granítica e godo rolado Existe nitidamente uma maior absorção de água por capilaridade nas amassaduras sem fibras. Com exceção da amassadura B20 que apresenta um valor anormalmente maior em comparação com os restantes, não existe prevalência de um tipo de agregado grosso sobre o outro, verificando-se diferenças muito subtis. B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 24h w(t) média (g/m2) Tempo B0 G0 B20 G20 B40 G40 B60 G60 Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 123 6 CONCLUSÕES 6.1. APRECIAÇÕES GERAIS Antes de mais, importa relembrar que os betões sem fibras com britas e godos ensaiados possuíam composições, resistências e trabalhabilidade idênticas. Com isto se deduz que, apesar da dosagem de fibras variar e com isso poder induzir alterações no comportamento do betão, o principal aspeto objeto de pesquisa deste trabalho foi a influência da natureza do agregado grosso no comportamento do BRFA. Por este motivo, numa primeira fase da campanha experimental, procedeu-se à avaliação de certas propriedades dos agregados com o intuito de procurar carateriza-los, no que concerne à forma e à granulometria. Assim, através da análise dos índices e, tendo em conta que tanto os valores obtidos em britas como em godos não foram muito diferentes, conclui-se que por meio destes parâmetros não foi possível diferençar estes dois tipos de agregados grossos. Porém, por uma análise visual é possível distinguir os agregados quanto à textura, em que um é liso (godo rolado) e o outro rugoso (brita granítica). Embora em betões de alta resistência não devam ser usados godos graúdos, mesmo assim estes foram utilizados. Com isto pretendeu-se verificar a diferença que o uso destas partículas causam no desempenho do betão. Atenta-se ainda que as conclusões deduzidas desta dissertação apenas se aplicam ao uso de fibras Dramix® 5D. 6.2. ENSAIOS EXPERIMENTAIS 6.2.1. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO Nos provetes cúbicos produzidos com betões contendo britas e ensaiados no LEMC, a adoção de fibras induziu melhorias na tensão se rotura, enquanto nos betões possuindo godos como agregado grosso este incremento apenas se verificou na amassadura G60. Ao comparar betões contendo britas com aqueles contendo godos, verifica-se que, para todas as idades, os betões fabricados com britas apresentam maiores tensões. Por seu lado, nos provetes cilíndricos produzidos com britas e ensaiados no LEMC, constata-se que a adoção de fibras não proporcionou qualquer incremento, pelo contrário, piorou o valor nas tensões de rotura quando comparado com a amassadura B0 (sem fibras). Já nas composições contendo godos, existe uma melhoria proporcional ao aumento da dosagem de fibras. Comparando betões com britas com aqueles contendo godos, embora menos notável, denota-se que os betões com brita granítica apresentam também maior tensão de rotura. • Conclui-se assim que, quanto aos ensaios de resistência à compressão realizados no LEMC, as fibras facultam certos incrementos nos provetes cúbicos. Esta melhoria é mais facilmente notada em betões contendo britas. A diferença de comportamentos entre betões possuindo britas e aqueles contendo godos pode ser explicada pela forma e superfície que distingue estes agregados. Enquanto que os godos apresentam partículas com faces mais lisas, as britas apresentam faces mais irregulares com vértices e arestas bem definidas o que, pela análise dos Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 124 resultados comprovam uma melhor aderência da argamassa ao agregado; porém, tendo em conta os resultados dos ensaios realizados em cubos de betão no Concrete Laboratory da Bekaert na Bélgica, a anterior constatação não se confirma de forma tão clara. 6.2.2. RESISTÊNCIA À FLEXÃO • Com o incremento da dosagem de fibras, verifica-se que as tensões residuais vão aumentando e atingem valores superiores aos do limite de proporcionalidade (fL); • A diminuição do coeficiente de variação das resistências residuais tende a diminuir com o aumento da dosagem de fibras em cada amassadura, indicando um melhor comportamento do betão à flexão dependente da quantidade de fibras; • Pelos ensaios realizados percebe-se também que o tipo de agregado grosso usado não influencia o comportamento do betão com fibras; • Percebe-se ainda que dosagens de 20 kg/m3 de fibras são insuficientes para surtir o efeito desejado no reforço das tensões residuais. Assim, segundo os estudos realizados, é desaconselhado o uso de tão diminuta quantidade, ou seja, tem que haver uma determinada porção de fibras que garantam uma homogeneidade do betão. 6.2.3. MÓDULO DE ELASTICIDADE Tanto em betões contendo britas como aqueles contendo godos, e com o avançar da idade, verifica-se que a adição de fibras não apresenta grande contribuição no aumento do módulo de elasticidade. Quando feita a comparação entre betões com britas com betões com godos, denota-se que as amassaduras contendo godos apresentam um módulo de elasticidade um pouco superior ao que se verifica nos betões com britas. • Ao contrário do expectável, a introdução de fibras nos betões não trouxe variações significativas quanto ao módulo de elasticidade. Seria de prever um maior módulo de elasticidade entre amassaduras com adição de fibras do que com aquelas sem, dado o efeito de cintagem proporcionado pelas fibras; • A situação ocorrida no ponto anterior pode ser justificada devido à grande diferença entre o módulo de elasticidade dos godos e da argamassa que os envolve. Desta forma, era esperado que os módulos de elasticidade das composições com godos fossem inferiores ao das composições com britas (os godos ter-se-iam destacado da argamassa durante o ensaio por serem mais lisos). No entanto, pela análise feita, esta situação não se confirmou. Pode isto ser explicado pelo efeito de cintagem proporcionado pelas fibras, que evita que os godos se destaquem da argamassa. Após o ensaio para a determinação do módulo de elasticidade, os cilindros foram ensaiados para a tensão de rotura. Nestes ensaios, os provetes contendo britas apresentam resultados significativamente superiores aos dos provetes com godos. • Embora fosse esperado que estas tensões de rotura fossem ligeiramente inferiores às obtidas no ensaio de resistência à compressão, verificou-se que em todas as idades, os valores foram idênticos aos valores obtidos quer nos ensaios à compressão como naqueles posteriormente realizados aos ensaios de módulo de elasticidade. Influência da natureza do agregado grosso no comportamento do betão reforçado com fibras de aço 125 6.2.4. ABSORÇÃO DE ÁGUA POR IMERSÃO Dada a disparidade de valores tanto em betões produzidos com britas como aqueles com godos à idade de 35 dias e, visto ter ocorrido uma contrariedade com a conservação dos provetes na estufa durante o ensaio dos mesmos, decidiu-se não utilizar estes valores pois inviabilizavam a obtenção de resultados coerentes. No entanto, nos ensaios realizados aos 90 dias de idade, verificou-se que, em ambas as amassaduras, com o aumento da dosagem de fibras, a porosidade das amassaduras não aumentou, mantendo-se o valor da absorção idêntica à das amassaduras sem fibras. Excluindo o valor da amassadura G40, conclui-se que o comportamento em betões contendo godos é igual ao dos betões com britas. Comparando betões com britas com aquelas com godos, constata-se que a absorção de água é ligeiramente superior nos betões com britas. • Conclui-se que a adição de fibras, em ambas as amassaduras, não aumenta o valor da absorção de água, provando assim que as fibras não influenciam de forma negativa a durabilidade do betão, embora também não tragam melhorias. 6.2.5. ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE Nos betões contendo britas, à idade de 35 dias e que possuíam fibras na sua composição, a absorção de água por capilaridade foi superior à dos betões com britas embora sem fibras. Porém, nas amassaduras contendo godos e à mesma idade, a absorção é idêntica em todas as amassaduras, exceto em G40 que se destaca por um aumento no valor da absorção. Em contra ponto, nos betões ensaiados à idade de 90 dias, contendo britas e fibras na sua composição, verificou-se uma acentuada melhoria (exceto B20) quando comparando estes com igual betão sem fibras (B0) em que a absorção é extremamente maior. Nos betões com godo e fibras, é mais uma vez percetível a diferença entre a absorção de água por capilaridade no betão contendo fibras do que aquela no betão sem fibras, em que esta é visivelmente maior. Comparando a absorção de água por capilaridade entre betões com britas e godos à idade de 35 dias conclui-se que esta é bastante idêntica, não se destacando qualquer amassadura. Aos 90 dias de idade, nas amassaduras contendo fibras, excetuando B20, tanto nos betões com britas como com godos, estes apresentam uma absorção de água semelhante. Nas amassaduras sem fibras, o betão com brita apresenta uma maior absorção. • O fato de haver tal disparidade entre valores aos 35 e 90 dias de idade, pode ser justificada pela presença de uma grande quantidade de cinzas no cimento, que fazem prolongar o tempo de hidratação do ligante. É assim natural que a tensão de rotura e caraterísticas relativas à absorção de água sejam influenciadas pelo tipo de cimento (CEM IV). Este aspeto aliado à presença de fibras permite de forma evidente diminuir a absorção de água nos betões; • Além do exposto no ponto anterior, é também sabido que quanto mais estreitos forem os capilares presentes no betão, maior será a propensão da água para penetrar nas estruturas, concluindo-se assim que a existência de fibras no betão interrompem estes “caminhos” dificultando a progressão da água; • Nos ensaios de capilaridade, e comparando betões com britas e godos, verifica-se que ambos têm um comportamento similar em que é percetível a estabilização da inclinação dos declives representados nos gráficos √t. Significa isto que os betões têm tendência a estabilizar com o tempo o valor da absorção de água, o que é um bom indicador da qualidade do mesmo.