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Della Pietra, Ivie Ferrari Pietra. Avaliação do concreto com agregados graúdos reciclados de resíduos de construção e demolição reforçado com fibras de aço. 140fDissertação (Pós-graduação em Engenharia Civil) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005.
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Resumo
As vantagens do emprego do concreto reforçado com fibras de aço são bem conhecidas do meio técnico internacional e começam a ser nacionalmente. As fibras de aço, mesmo quando utilizadas em baixos teores, conferem ao concreto um comportamento pseudo-dúctil ao atuarem como ponte de transferência de tensões pelas fissuras, dificultando a propagação das mesmas. Também são notórios o problema ambiental gerado pelos resíduos de construção e demolição e a importância que têm as pesquisas que objetivam reaproveitar este material. A geração incessante dos resíduos de construção e demolição faz com que, por falta de espaço nos bota-foras, esses resíduos sejam dispostos em áreas irregulares causando sérios danos ambientais e à saúde pública. A reciclagem é um método eficaz de gestão dos resíduos de construção e demolição. Estudos têm sido realizados para se obter alternativas viáveis de reciclagem desses resíduos. Uma alternativa de reciclagem dos resíduos de construção e demolição que tem sido pouco pesquisada é a substituição dos agregados naturais do concreto reforçado com fibras de aço por agregados reciclados. Como a variabilidade dos agregados obtidos a partir dos resíduos de construção e demolição é bastante elevada, o controle das características dos agregados reciclados é importante para o controle da qualidade do controle. Este controle pode ser conseguido através da separação dos agregados reciclados em diferentes faixas de massa específica (diferentes porosidades). Com agregados reciclados separados em diferentes faixas de massa específica, é possível viabilizar ou otimizar o uso do concreto com agregados reciclados reforçado com fibras de aço. O objetivo deste trabalho consistiu em realizar uma avaliação comparativa de comportamento mecânico dos concretos reforçados com diferentes teores de fibras de aço, com agregados graúdos naturais e reciclados de resíduos de construção e demolição, sendo estes últimos separados em diferentes faixas de massa específica. Assim, foi possível avaliar a influência da porosidade do agregado reciclado no desempenho mecânico do concreto reforçado com fibras de aço. No programa experimental realizado para alcançar o objetivo proposto, os agregados reciclados foram separados em duas diferentes faixas de massa específica: entre 1,9 e 2,2 g/cm3 e entre 2,2 e 2,5 g/cm3. Foram utilizados os seguintes teores de fibras de aço: 0, 10, 20 e 40 kg/m3. As propriedades avaliadas para os compósitos produzidos foram: resistência à compressão, resistência à tração na flexão, tenacidade e absorção de água por imersão. Como principais resultados obtidos do programa experimental tem-se que o concreto com agregados reciclados com massa específica entre 2,2 e 2,5 g/cm3 apresentou resistência à compressão próxima à do concerto convencional. O mesmo não ocorreu para o concreto com agregados com massa específica entre 1,9 e 2,2 g/cm3, cuja resistência foi menor. Em relação à resistência à tração na flexão, os concretos com agregados reciclados, qualquer que seja a massa específica, apresentaram perda de propriedades em relação ao concreto convencional. Entretanto, com o aumento do teor de fibras de aço, apesar da resistência à compressão não se alterar, o comportamento dos compósitos com agregados reciclados em relação à resistência à tração se aproximou daquele obtido para o compósito com agregados naturais. Assim, comprovou-se que, para compósitos com teor de fibras de aço igual a 40 kg/m3 e resistência à tração na flexão igual a 5,0 MPa, os agregados graúdos naturais podem ser substituídos por agregados reciclados com massa específica entre 2,2 e 2,5 g/cm3 sem que haja aumento significativo no consumo de cimento ou perda de tenacidade.
Abstract
The advantages of the steel fiber reinforced concrete are very wellknown by the technical community. The steel fibers, even when used in low contents, provide to the concrete a pseudo-ductile behavior, acting as tensions transfer bridge through the cracks, controlling their propagation. The environmental problem generated by the construction and demolition waste and the importance of researches that aims to recycle this material are also notorious. The incessant construction and demolition waste generation causes their deposition in illegal areas causing serious environmental damages. The recycling is a very interesting method for administration of the construction and demolition residues. Studies have been made in order to achieve viable options for residues recycling methods. One of then is the use of the recycled coarse aggregates in substitution of the natural aggregates for fiber reinforced concretes. Because of the high variability of aggregates produced from construction and demolition waste, the control of the recycled aggregate characteristics is important to guarantee the concrete quality. This control can be made by separation of the recycled aggregate in different ranges of density (different porosities), optimizing the use of these aggregates. This work is based on a experimental evaluation of mechanical behavior of the concretes reinforced with different contents of steel fibers, with natural and recycled coarse aggregate, separated in different ranges of density. So, it was possible to evaluate the influence of the porosity of the recycled aggregate in the mechanical performance of the steel fiber reinforced concrete. In this work, the recycled aggregate was separated in two different ranges of density: from 1.9 to 2.2 g/cm3 and from 2.2 to 2.5 g/cm3. The steel fibers consumptions used are 0, 10, 20, and 40 kg/m3. The properties evaluated were compressive and flexural strength, water absorption and toughness. Concretes with recycled aggregate density from 2.2 to 2.5 g/cm3 had provided a compressive strength level close to the obtained with natural aggregate. The same did not occurs for concretes with aggregates from 1.9 and 2.2 g/cm3, whose strength was smaller than the obtained with natural aggregates. Regarding the flexural strength, concretes with recycled aggregate, whatever the density, had a worse behavior than conventional concrete. However, with the increase of the steel fibers content, the behavior of the composites with recycled aggregate regarding to flexural strength was closer to the obtained with natural aggregate. So, it was possible to conclude that, for composites with steel fibers content equal to 40 kg/m3 and flexural strength of 5.0 MPa, natural aggregate can be substituted by recycled aggregate with density from 2.2 to 2.5 g/cm3 without a significant toughness decrease or a significant change on cement consumption.
