Análise do desempenho á fratura de concreto permeável com inclusão de fibra de vidro

Abstract

O crescimento da urbanização tem intensificado os desafios relacionados ao manejo das águas pluviais, devido à substituição de superfícies permeáveis por impermeáveis, resultando em ilhas de calor, maior escoamento superficial com carregamento de poluentes para os leitos dos rios e frequentes enchentes urbanas. Nesse sentido o concreto permeável surge como uma solução viável, permitindo a infiltração da água no solo. No entanto, sua alta porosidade compromete a resistência mecânica, exigindo aprimoramentos. Esta pesquisa investiga o efeito da adição de fibra de vidro álcali-resistente (AR) em concretos permeáveis destinados à pavimentação urbana, analisando seu comportamento mecânico e durabilidade. Foram confeccionadas misturas de concreto permeável sem fibra de vidro AR e com adições de 10% e 20% de fibra de vidro AR, em relação à massa total do concreto. A influência dessas adições foi avaliada por meio de ensaios de fratura na flexão a três pontos e exposição ao sulfato de magnésio por 120 dias. Os resultados indicaram que a adição de fibra de vidro reduziu a massa específica aparente do concreto, devido à incorporação de ar. O índice de vazios aumentou. O coeficiente de permeabilidade manteve-se acima do limite normativo de 1 mm/s, com redução gradativa conforme o teor de fibras, devido à obstrução dos poros. Nos ensaios de fratura, todas as misturas apresentaram comportamento dúctil, com aumento da capacidade de dissipação de energia nas amostras com fibras. As curvas-R mostraram que a resistência à abertura de trincas foi superior na composição com 20% de fibras, demonstrando sua eficácia na contenção da energia dissipada durante a degradação do concreto. Durante a exposição ao sulfato de magnésio, as amostras apresentaram alterações visuais e um fenômeno de "falso positivo", onde o preenchimento inicial dos vazios conferiu aparente aumento de resistência antes da degradação estrutural. Conclui-se, portanto, que a adição de fibra de vidro AR influencia significativamente as propriedades do concreto permeável, melhorando a resistência à fratura e modificando sua permeabilidade. A composição com 20% de fibras apresentou melhor desempenho em relação a resistência à abertura de trincas.

The growth of urbanization has intensified challenges related to stormwater management due to the replacement of permeable surfaces with impermeable ones, leading to heat islands, increased surface runoff carrying pollutants into riverbeds, and frequent urban flooding. In this context, pervious concrete emerges as a viable solution, allowing water infiltration into the soil. However, its high porosity compromises mechanical strength, requiring further improvements. This research investigates the effect of adding alkali-resistant (AR) glass fibers to pervious concrete for urban pavement applications, analyzing its mechanical behavior and durability. Pervious concrete mixtures were produced without AR glass fibers and with the addition of 10% and 20% AR glass fibers by total concrete mass. The influence of these additions was evaluated through three-point bending fracture tests and exposure to magnesium sulfate for 100 days. The results indicated that the incorporation of glass fibers reduced the apparent specific mass of the concrete due to air entrapment. The void index increased. The permeability coefficient remained above the normative limit of 1 mm/s, gradually decreasing with increasing fiber content due to pore obstruction. In fracture tests, all mixtures exhibited ductile behavior, with an increase in energy dissipation capacity in fiber-reinforced samples. R-curves demonstrated that crack-opening resistance was higher in the composition with 20% fibers, highlighting its effectiveness in containing dissipated energy during concrete degradation. During exposure to magnesium sulfate, samples showed visual alterations and a "false positive" phenomenon, where initial void filling seemingly increased strength before structural degradation occurred. It is concluded that the addition of AR glass fibers significantly influences the properties of pervious concrete, enhancing fracture resistance and modifying its permeability. The 20% fiber composition demonstrated the best performance regarding crack-opening resistance.