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Title: Estudo da resistência ao fogo do concreto de alto desempenho com metacaulim e adição de fibras.
Authors: Carvalho, Espedito Felipe Teixeira de
metadata.dc.contributor.advisor: Gouveia, Antônio Maria Claret de
Keywords: Spalling
Fibras
Metacaulim
Engenharia de materiais
Incêndios e prevenção de incêndio
Issue Date: 2006
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: CARVALHO, E. F. T. de. Estudo da resistência ao fogo do concreto de alto desempenho com metacaulim e adição de fibras. 2006. 177 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2006.
Abstract: Considerando-se que a melhoria na resistência ao fogo do CAD (concreto de alto desempenho) passa por ações capazes de reduzir a sua fragilidade frente ao fenômeno do lascamento, e que a principal delas está relacionada à introdução de fibras que facilitem a percolação do material durante o aquecimento, foi esta tese desenvolvida com o objetivo de analisar o comportamento de um CAD de metacaulim, em situação de incêndio, que tenha recebido adições de fibras, como as de polipropileno e de sisal. Foram preparados trezentos e doze corpos de prova cilíndricos usando 52 combinações em dois projetos fatoriais do tipo 4x3x2, com diferentes teores de metacaulim e fibras, estas em dois comprimentos distintos. Com idade média de 250 dias e um grau de umidade que correspondia a 66,1% de sua umidade de saturação, cada corpo de prova foi testado em forno aquecido pela queima de óleo diesel, em que a curva tempo-temperatura seguiu o ensaio-padrão da norma NBR 5628, idêntica, nesse aspecto, à ISO 834, adotada internacionalmente. Foram realizados ensaios de porosidade à água, absorção, variações de volume e resistência à penetração de íons cloreto. Técnicas de análises de imagens foram empregadas para o estudo da fissuração, de distribuição de tamanhos de poros e para a determinação da dimensão fractal da microestrutura dos concretos envolvidos. Para as análises de fissuração foram empregados dois métodos: um por microscopia ótica em lâminas delgadas impregnadas com corante e com quantificação de áreas por algoritmo especialmente criado para tal, e outro por microscopia eletrônica de varredura (MEV) associada ao analisador de imagens Quantikov. Este último sistema foi também empregado para o estudo da microestrutura dos concretos, quanto à distribuição de tamanhos de poros e a dimensão fractal. Quinze das cinqüenta e duas misturas não sofreram qualquer lascamento, sendo que nove delas eram da fibra de sisal e as outras seis da fibra de polipropileno. Submetidos os resultados a análises estatísticas, foi possível concluir: (a) os níveis de metacaulim não apresentaram influência significativa no lascamento do CAD; (b) o mesmo pode ser dito em relação ao comprimento das fibras; (c) ambas as fibras empregadas foram efetivas na redução do lascamento; e (d) as fibras de sisal apresentaram melhores resultados que as de polipropileno. As fibras reduziram a incidência de lascamentos, mas, contrariando a literatura, não se confirmou nesta pesquisa algo dado como absolutamente certo no meio técnico: que as fibras fundidas de polipropileno seriam absorvidas pela matriz do concreto, liberariam seu espaço e, por isso, teriam efeito majorado no combate ao problema. O estudo mostrou que a adição de fibras atenua a tendência ao lascamento, mas, para os teores práticos de adição, não o previne totalmente. De uma forma geral, misturas que se apresentaram com maior permeabilidade aos íons cloreto apresentaram também menor número de lascamentos, ao passarem pelo forno.
metadata.dc.description.abstracten: The increased strength of High Performance Concrete (HPC) when this material is submitted to high-temperature conditions is obtained by reducing its weakness to the so called spalling phenomenon. This has been achieved by introducing fibers that help increase material percolation during heating. The present studies analyze the behavior of a metacaulim HPC, which received polypropylene and sisal fibers, under fire conditions. Three hundred and twelve cylindrical samples were prepared using 52 combinations of different metacaulim and fiber contents, with two different fiber lengths. Each sample was burned in a diesel-oil furnace obeying a time-temperature function that follows the Brazilian NBR-5628 standard, which is iqual to the international ISO-834 standard. Essays of porosity, absorption, volume variation, and strength to penetration of chloride ions were performed to help analyze results. Image analysis techniques were applied to the study of fissures, pore size distribution, and fractal dimension determination of the concrete microstructure. Two methods were used for fissure analyses: (1) optical microscopy of thin sections, and (2) electronic microscopy (EM) in combination with the Quantikov image analyzer. The last method was also applied for pore size distribution, and fractal dimension determinations in the concrete microstructure study. Fifteen concrete mixtures out of the 52 combinations referred to above did not produce any spalling. Six of these unaffected mixtures contained polypropylene fibers, and 9 of them contained sisal fibers. Theses studies allowed us to draw the following conclusions: (a) the metacaulim content in the concrete mixture did not produced significant influence to HPC spalling; (b) the same can be said regarding fiber length; (c) polypropylene and sisal fibers were effective to reduce spalling; and (d) sisal fibers produced better results than polypropylene fibers in reducing spalling. This last point opposes the generally accepted idea that polypropylene fibers when melted are absorbed by the concrete matrix thus producing voids that help mitigate more effectively the spalling problem. Although the addition of fibers alleviates this problem, the amount of fibers that can be added to concrete mixtures is unable to avoid spalling at all. In general, concrete mixtures with higher permeability to chloride ions underwent fewer spalling when heated.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2571
Appears in Collections:REDEMAT - Doutorado (Teses)

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