Investigação das propriedades mecânicas do concreto de ultra-alto desempenho com fibras de polipropileno considerando a idade inicial e envelhecimento acelerado

Abstract

O Concreto de Ultra-Alto Desempenho (UHPC) apresenta elevada resistência mecânica e durabilidade, porém comportamento frágil sob solicitações de tração. Nesse contexto, este trabalho avaliou a influência da incorporação de macrofibras de polipropileno nacionais nas propriedades mecânicas do UHPC aos 28 dias e após envelhecimento acelerado equivalente a um ano. Foram produzidos três traços contendo 0%, 1,0% e 1,5% de fibras, submetidos a ensaios de resistência à compressão axial, módulo de elasticidade, resistência à tração na flexão, resistência à tração por compressão diametral e peso específico. Os resultados demonstraram que o teor de 1,0% de fibras apresentou o melhor desempenho global, proporcionando aumento de aproximadamente 88% na resistência à compressão em relação ao concreto sem fibras. O aumento do teor para 1,5% reduziu a resistência à compressão em cerca de 31% quando comparado ao traço com 1,0% de fibras, indicando perda de trabalhabilidade e maior incorporação de vazios. O módulo de elasticidade permaneceu praticamente inalterado com 1,0% de fibras, apresentando diferença inferior a 0,1%, enquanto o teor de 1,5% promoveu redução de aproximadamente 8,8%. Na resistência à tração por compressão diametral, a adição de 1,0% de fibras proporcionou incremento de aproximadamente 122,5% em relação ao traço de referência, evidenciando a eficiência das fibras na transferência de tensões e no controle da propagação de fissuras. Após o envelhecimento acelerado, observou-se redução da resistência à compressão, porém aumento da resistência à tração indireta, indicando que o envelhecimento afeta de forma distinta os mecanismos resistentes do material. Conclui-se que a incorporação de 1,0% de fibras de polipropileno representa a dosagem mais adequada entre as avaliadas, proporcionando o melhor equilíbrio entre resistência, rigidez e comportamento pós-fissuração, embora as misturas não tenham atingido a resistência mínima de 100 MPa normalmente adotada para classificação como UHPC.

Ultra-High Performance Concrete (UHPC) exhibits outstanding mechanical strength and durability; however, it also presents brittle behavior under tensile loading. In this context, this study evaluated the influence of incorporating domestically produced polypropylene macrofibers on the mechanical properties of UHPC at 28 days and after accelerated aging equivalent to one year. Three mixtures containing 0%, 1.0%, and 1.5% polypropylene fibers were produced and subjected to axial compressive strength, modulus of elasticity, flexural tensile strength, splitting tensile strength, and unit weight tests. The results showed that the mixture containing 1.0% fibers achieved the best overall performance, providing an approximately 88% increase in compressive strength compared with the mixture without fibers. Increasing the fiber content to 1.5% reduced compressive strength by approximately 31% compared with the 1.0% fiber mixture, indicating reduced workability and increased void formation. The modulus of elasticity remained virtually unchanged with 1.0% fiber addition, showing a difference of less than 0.1%, whereas the 1.5% fiber content resulted in an approximately 8.8% reduction. Regarding splitting tensile strength, the incorporation of 1.0% polypropylene fibers led to an increase of approximately 122.5% compared with the reference mixture, demonstrating the effectiveness of the fibers in stress transfer and crack propagation control. After accelerated aging, a reduction in compressive strength was observed, whereas indirect tensile strength increased, indicating that aging affects the material's resistance mechanisms differently. It can be concluded that the incorporation of 1.0% polypropylene fibers represents the most suitable dosage among those evaluated, providing the best balance between strength, stiffness, and post-cracking behavior, although none of the mixtures reached the minimum compressive strength of 100 MPa commonly adopted for UHPC classification.